degradacion de materiales
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“ INGENIERÍA EN MANTENIMIENTO INDUSTRIAL”
Materia: Ensayos destructivos.
Docente: Ing. Yuval Morales Dominguez.
Alumno: Serafin Cabrera Cruz. “LA CORROSION”.
Cuatrimestre: Octavo. Grupo: “D”
Xicotepec de Juárez, Pue. 02 de febrero del 2012.
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Introducción
Es conocido que prácticamente todos los materiales sufren
degradación de sus propiedades mecánicas a lo largo del
tiempo por la aplicación de cargas cíclicas, o simplemente
como consecuencia de su exposición a unas condiciones
ambientales. La mayoría de elementos de materiales
compuestos también son sensibles a la fatiga por cargas cíclicas
lo que puede conducir al fallo del elemento estructural en
cuestión.
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Predicción / Medición de la degradación (generalizada).
∙ Predicción - Si las velocidades de corrosión son lineales o
decrecen con el tiempo ∙
Medición - Penetración por unidad de tiempo
- Milímetros por año
- Usualmente por pérdida de peso
- Puede estimarse por medición de la reducción de
sección transversal (espesor).
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¿Que significa la degradación de materiales?
Significa que el material esta perdiendo sus propiedades físicas o
químicas que por consiguiente se tiene un deterioro interno o
sobre su superficie.
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Cavitación: Se presenta por daño mecánico por colapso de
burbujas en un líquido impactando una superficie, existe
remoción de capas de óxido protector ocasionando un daño
mecánico directo al metal base.
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Fatiga de los materiales
Es la disminución de la resistencia del material debido a
esfuerzos repetitivos que pueden ser mayores o menores que
la resistencia de decencia. es un fenómeno común en
componentes sujetos a cargas dinámicas de autos y aviones,
alabes de turbinas, resortes, cigüeñales y demás maquinaria,
implantes biomédicos y productos al consumidor como
zapatos, que están sujetos en forma constante a cargas
repetitivas en forma de tensión, compresión, lesión, vibración,
dilatación térmica y contracción u otros.
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Esos esfuerzos con frecuencia son menores que la resistencia de
cedencia del material. Sin embargo, cuando el esfuerzo se
aplica una cantidad suficiente de veces, causa la falla por
fatiga. la posibilidad de falla por fatiga es la razón principal por
la cual los componentes de aviones tienen una duración finita.
Falla por fatiga.
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La erosion.
El papel de la erosión se atribuye generalmente a la
eliminación de películas superficiales protectoras: por
ejemplo, las películas protectoras formadas por el óxido
generado por el aire. Un metal oxidado ralentiza su deterioro
porque la superficie ya oxidada dificulta que el interior
continúe oxidándose. Si por ejemplo el polvo o la arena,
impulsadas por el viento, eliminan esa capa exterior de
óxido, el metal continuará deteriorándose al haber perdido
su protección.
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erosión tiene generalmente el aspecto de pequeños hoyos lisos. La
corrosión por erosión prospera en condiciones de alta velocidad,
turbulencia, choque, etc. De manera frecuente, aparece en
bombas, mezcladores y tuberías, particularmente en curvas y
codos. Las partículas en suspensión duras son también
frecuentes causantes de problemas.
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La fluencia
Deformación que se produce en un período cuando un material
está sometido a un esfuerzo constante y a temperatura
constante. En los metales, la fluencia suele producirse
únicamente a elevadas temperaturas. La fluencia a
temperatura ambiente es más común en los materiales
plásticos y se conoce como flujo frío o deformación bajo carga.
Los datos obtenidos en un ensayo de fluencia se suelen presentar
en un gráfico de fluencia contra tiempo con esfuerzo y
temperatura constantes.
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La pendiente de la curva es la velocidad de fluencia y el punto final
de la curva es el tiempo para ruptura. Como se indica en el
diagrama adjunto, la fluencia de un material se puede dividir en
tres etapas. La primera etapa, o fluencia primaria, comienza a
una velocidad rápida y aminora con el tiempo.
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Las tensiones residuales
Las tensiones residuales son tensiones que permanecen en el
interior del material cuando éste no se encuentra sometido a
cargas externas. Su origen está en los tratamientos mecánicos
y térmicos empleados en los procesos de fabricación o en las
cargas aplicadas cuando la pieza o componente se encuentran
en servicio. Dichas tensiones pueden provocar cambios
dimensionales y distorsiones en las piezas fabricadas que las
hagan inservibles para su aplicación
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El mayor problema es que, al contrario de las tensiones externas
aplicadas, las tensiones residuales son tensiones invisibles, que
los ingenieros no suelen tener en cuenta en el diseño.
Si las tensiones residuales son grandes, pueden producirse
grietas en el componente que aceleran su rotura. En el caso de
piezas y componentes de gran responsabilidad (industrias
energéticas, nucleares, aeronáutica, astronáutica,…), o en el caso
de grandes series de piezas (industria automovilística,…) donde la
sustitución de un componente defectuoso puede costar mucho
dinero, es preciso caracterizar con precisión las tensiones
residuales.
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Fragilización
La fragilización por hidrógeno ha sido definida como la pérdida de
resistencia y ductilidad inducida por el hidrógeno que puede
derivar en la iniciación o propagación de fracturas mecánicas.
La fragilización por hidrógeno es especialmente devastadora
debido a la naturaleza del fallo originado. Dicho fallo sucede a
tensiones muy pequeñas (en comparación a las que serían
necesarias en ausencia de hidrógeno), es bastante frágil y tiene
un periodo de “incubación” tan variable que lo hace
prácticamente impredecible.
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Desgaste.
El desgaste es el daño de la superficie por remoción de material de una o
ambas superficies sólidas en movimiento relativo. Es un proceso en el
cual las capas superficiales de un sólido se rompen o se desprenden de
la superficie. Al igual que la fricción, el desgaste no es solamente una
propiedad del material, es una respuesta integral del sistema. Los
análisis de los sistemas han demostrado que 75% de las fallas mecánicas
se deben al desgaste de las superficies en rozamiento. Se deduce
fácilmente que para aumentar la vida útil de un equipo se debe
disminuir el desgaste al mínimo posible.
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Tipos
El estudio de los procesos de desgate es parte de la ciencia de la tribología.
La naturaleza compleja del desgaste ha retardado su estudio y lo ha
encaminado hacia mecanismos o procesos específicos de
desgaste. Algunos mecanismos (o procesos) específicos de desgaste son:
Desgaste adhesivo.
Desgaste abrasivo.
Ludimiento( vibración).
Desgaste por fatiga.
Desgaste erosivo.
Desgaste corrosivo.
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Desgaste adhesivo.
El desgaste adhesivo, también llamado desgaste por fricción ó deslizante,
es una forma de deterioro que se presenta entre dos superficies en
contacto deslizante. Este desgaste es el segundo más común en la
industria y ocurre cuando dos superficies sólidas se deslizan una sobre
la otra bajo presión. El aspecto de la superficie desgastada será de
ralladuras irregulares y superficiales.
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Desgaste abrasivo.
El desgaste por abrasión, que es el más común en la industria, se define
como la acción de corte de un material duro y agudo a través de la
superficie de un material más suave. Tiende a formar ralladuras
profundas cuando las partículas duras penetran en la superficie,
ocasionando deformación plástica y/o arrancando virutas.
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Desgaste por fatiga.
El desgaste por fatiga superficial se observa durante el deslizamiento
repetido o rodamiento sobre una pista. Las partículas suspendidas entre
dos superficies sometidas a una carga cíclica pueden causar fracturas
superficiales que, eventualmente debido a la carga repetida conllevan a
la destrucción de la superficie.
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Desgaste erosivo.
La Erosión se define como la perdida de material debido al impacto
repetido de pequeñas partículas solidas que viajan en un fluido. El
fluido puede ser gaseoso o liquido lo importante es que posea
partículas sólidas. Se tienen variables que influyen en este tipo de
desgaste, estas variables tienen que ver con las partículas que están en
el fluido ya que estas tienen una velocidad, una concentración y un
ángulo de incidencia.
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Desgaste corrosivo.
El desgaste corrosivo ocurre en una combinación de desgaste (abrasiva o
adhesiva) y de un ambiente corrosivo. El índice de la pérdida material
puede ser muy alto debido a que los productos sueltos o flojos de la
corrosión se desprenden fácilmente por el desgaste y se revela
continuamente el metal fresco y que alternadamente puede volverse a
corroer rápidamente.
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Conclusión
Es muy necesario destacar que para los problemas de
degradación de los materiales pueden ser estudiados
con algún provecho, se necesita una estrecha
colaboración con los profesionales involucrados. Tal
complementación, que parece obvia no es fácil de
alcanzar