UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

FACULTAD DE INGENIERA MECNICA

CIENCIA DE LOS MATERIALES II (MC-115) Laboratorio de ciencia de los materiales IIINFORME N1: Ensayo de Deformacin en FrioPROFESOR:

ING. LUIS SOSSA, JOSE.INTEGRANTES:

COD: ESPECIALIDAD: FIRMA:

- A

2011

M3NDICE

NDICE2INTRODUCCIN31. 5OBJETIVOS

2. DESCRIPCIN DE EQUIPOS Y HERRAMIENTAS UTILIZADAS6 1.2. Ensayo por el MTODO de penetrantes61.3. ENSAYO POR EL MTODO DE PARTCULAS MAGNTICAS73. DESCRIPCIN DEL PROCEDIMIENTO92.1. Ensayo por el MTODO de penetrantes92.2. ENSAYO POR EL MTODO DE PARTCULAS MAGNTICAS114. DATOS OBTENIDOS EN EL LABORATORIO145. CALCULOS Y RESULTADOS146. 5CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES1

7. BIBLIOGRAFIA178. ANEXOS18

INTRODUCCIN

Las actividades que revisten mayor importancia para los fines de esta introduccin son las pruebas e inspecciones que normalmente se practican a los materiales y que se pueden dividir de diferentes formas. Una de las clasificaciones ms usuales es la siguiente:

Pruebas Destructivas.

Pruebas No Destructivas.

El objetivo principal de las pruebas destructivas es determinar cuantitativamente el valor de ciertas propiedades de los materiales, como resistencia mecnica, la tenacidad o la dureza. La ejecucin de las pruebas destructivas involucra el dao del material, la destruccin de la probeta o la pieza empleada en la determinacin correspondiente, por lo que podemos concluir que los ensayos destructivos son la aplicacin de mtodos fsicos directos que alteran de forma permanente las propiedades fsicas, qumicas, mecnicas o dimensionales de un material, parte o componente sujeto a inspeccin.

Este tipo de pruebas siempre ha sido necesario para comprobar si las caractersticas de un material cumplen con lo especificado durante el diseo. Debe observarse que estas pruebas no se pueden aplicar a todas las partes o componentes, ya que seran destruidos y perderan su utilidad.

Sin embargo, el desarrollo de nuevas tecnologas y la optimizacin de los productos o los requisitos de seguridad, como es el caso de la industria aeroespacial, la nucleoelctrica o la petroqumica, impusieron tambin nuevas condiciones de inspeccin, en las cuales se estableci la necesidad de verificar hasta en un 100% los componentes crticos; lo que plante una severa dificultad a los departamentos de calidad, hasta que iniciaron el empleo de otras tcnicas de inspeccin, diferentes a la visual, con las cuales se meda la integridad de los componentes sin destruirlos. Esto fue posible al medir alguna otra propiedad fsica del material y que estuviera relacionada con las caractersticas crticas del componente sujeto a inspeccin; es decir, se inici la aplicacin de las pruebas no destructivas.

Las pruebas no destructivas PND son la aplicacin de mtodos fsicos indirectos, como es la transmisin del sonido, la opacidad al paso de la radiacin, etc., y que tienen la finalidad de verificar la sanidad de las piezas examinadas. No obstante, cuando se aplica este tipo de pruebas no se busca determinar las propiedades fsicas inherentes de las piezas, sino verificar su homogeneidad y continuidad. Por lo tanto, estas pruebas no sustituyen a los ensayos destructivos, sino que ms bien los complementa.

Las pruebas no destructivas, como su nombre lo indica, no alteran de forma permanente las propiedades fsicas, qumicas, mecnicas o dimensinales de un material. Por ello no inutilizan las piezas que son sometidas a los ensayos y tampoco afectan de forma permanente las propiedades de los materiales que las componen.

De acuerdo con su aplicacin, los Ensayos no Destructivos (nombre ms comnmente usado para las pruebas no destructivas) se dividen en:

Tcnicas de Inspeccin Superficial.

Tcnicas de Inspeccin Volumtrica.

Tcnicas de Inspeccin de la Integridad o hermeticidad.

OBJETIVOS Conocer los cambios en las propiedades mecnicas de los metales que se producen a consecuencia de la deformacin en fro. Conocer el mecanismo de la deformacin en fro en los metales.DESCRIPCIN DE EQUIPOS Y HERRAMIENTAS UTILIZADASPrensa Hidrulica Manual:De marca TRAMELSA y de 100Tn, no tiene modelo ya que se hizo segn especificaciones del laboratorio. La presin se logra mediante placas o mandbulas accionadas por un sistema hidrulico. En este caso se us para deformar la probeta al porcentaje de deformacin deseado. El porcentaje de error de esta mquina vara ya que no es automtica, sino que es operada manualmente.

Durmetro Rockwell:

El durmetro usado en este laboratorio es de la marca Wilson, especficamente el modelo 1JR de procedencia americana, se us la la billa de 1/8 y la escala E.

Microscopio:

Pie de Rey:Instrumento con el cual medimos el dimetro y longitud de la probeta antes y despus de deformarlo. En este caso se utiliz un vernier Vogel-Germany, el cual contaba con 2 escalas, una de pulgadas y la otra milimtrica. Tiene una precisin de 0.05mm.

Sierra Manual:

Es una herramienta de corte formada por una hoja de sierra montada sobre un arco o soporte mediante tornillos tensores.

Lima:

Herramienta manual de corte/desgaste. Se usa para desbastar y afinar todo tipo de piezas metlicas, de plstico o de madera. Es una herramienta bsica en los trabajos de ajuste y desbaste.

Lijas:

Para el desbaste de las probetas se debe elegir un patrn de lijas. No se pueden utilizar las lijas corrientes pues daara la probeta y no se podra ver la muestra en el microscopio. Las usadas fueron lijas de agua. Las cuales son enumeradas segn la separacin entre las partculas de pulimiento adheridas a ellas. Se puli de manera tal que las ralladuras dejadas por la lija fueran perpendiculares entre s para minimizar la visibilidad de las mismas.

Pulidora:

La pulidora elctrica utilizada en el laboratorio minimizaba an ms la visibilidad de las ralladuras. Tambin es parte del pulido. Se le denomina desbaste fino ya que el desbaste grueso lo conforman las lijas. Consiste en un motor elctrico, el cual lleva adherido una faja de caucho al eje. Al girar el eje, la faja comienza a hacer girar a la meza pulidora. Para maximizar el objetivo se le puede rociar algn polvo que minimice la friccin.

Reactivos de ataque:

Sirven para hacer visible las caractersticas estructurales de los materiales. Se us alcohol para limpiar la superficie antes y despus del ataque. Para atacarlo se us nital (HNO3).

DESCRIPCIN DEL PROCEDIMIENTO 1. Se realiz la deformacin plstica en frio con una prensa a cada una de las probetas de bronce (fueron 8 probetas), lo que nos dio como resultado un porcentaje de deformacin longitudinal, debido a una presin aplicada, distinta para cada probeta con excepcin de una (probeta base), para que nos sirva de referencia al hacer la comparacin de durezas y otras propiedades.

2. Luego se procede a repartir las probetas a diferentes grupos para poder trabajar los distintos porcentajes de deformacin.

3. Utilizando una sierra, se dispone a cortar un segmento de la probeta, para la posterior observacin de su metalografa en el microscopio.

4. Una vez cortada se procede a primero limar seguidamente lijar ambas caras, para que se encuentren paralelas.

5. Despus de lijar se procede a un pulido final de esta forma obtener una superficie preparada para el ataque qumico con nital (HNO3), en una de las caras.

6. Finalmente con ayuda del microscopio fotografiamos la parte atacada para poder observar su respectiva metalografa.

DATOS OBTENIDOS EN EL LABORATORIO

PROBETALoLfPRESION (PSI)DEFORMACINHRE (A)HRE (B)HRE (C)

117.617.600%453938

215.714.4658.30%767358

317.314.113018.50%878164

417.814.215020.22%898661

515.810.820731.65%908670

616.759.826041.49%979375

716.858.234051.34%98.59381

815.46.453058.44%969184

CONCLUSIONES

En lneas generales los ensayos no destructivos proveen datos menos exactos acerca del estado de la variable a medir que los ensayos destructivos; sin embargo suelen ser ms baratos ya que no implican la destruccin de la pieza analizada.

Este mtodo de Lquidos penetrantes es muy til debido a su amplio campo de aplicacin, a su simplicidad y a bajo su costo respecto de otros mtodos. Se debe comprender que su uso es limitado ya que no se pueden observar fallas sub. superficiales, pero sin embargo es muy til y muy preciso, estando este ltimo directamente relacionado a la capacidad de penetracin de los lquidos utilizados en la prueba.

La inspeccin por partculas magnticas permite detectar discontinuidades superficiales y sub. superficiales en materiales ferromagnticos.

El mtodo por partculas magnticas permite una inspeccin ms rpida que la que se logra empleando lquidos penetrantes.

Los ensayos no destructivos son muy convenientes ya que permite la deteccin de defectos superficiales muy finos y generalmente son procesos ligeros y fciles de transportar y aplicar.

RECOMENDACIONES Cuando se realiza el END por liquidos penetrantes frecuentemente la sustancias utilizadas para la limpieza, penetracin y develacin son txicos para el organismo as que es recomendable utilizar algn tipo de proteccin y de esa manera evitarse problemas posteriores, en la experiencia que tuvimos no fue necesario debido a que solo fue una sola vez pero sin embargo mantener la distancia sera lo mejor. Hacer uso de papeles en el rea de trabajo para no manchar los alrededores al momento de utilizar el penetrador. Contar con una cmara digital o celular con cmara para registrar los resultados ya que estos solo seran visuales, no hay resultados numricos, debido a que este es un ensayo cuya principal finalidad es localizar las zonas donde existan discontinuidades para su posterior anlisis. Cuando se utiliza las partculas de fierro, al rociarlo a la muestra para su adherencia en las fisuras, recoger el resto, de esa manera evitar la limpieza del laboratorio y su posterior uso en otras experiencias.

BIBLIOGRAFA

"Ciencia e Ingeniera de los Materiales." W. F. SMITH, Editorial: McGraw-Hill, (2007).

"Introduccin a la Ciencia e Ingeniera de los Materiales" (I, II) W.D. CALLISTER, Jr., Editorial Revert, S.A., (2003).

Ciencia e Ingeniera de los Materiales D. R. ASKELAND, Editorial Paraninfo- Thomson Learning, (2001).

Coca Rebollero, Rosique Jimnez - Ciencias de los materiales. Pirmide Madrid, 1990. Apuntes del profesor dados en clase.ANEXO

CUESTIONARIO

1.- Cul es la diferencia entre deformacin en fro y deformacin en caliente?

La deformacin en fro es un proceso por el cual se endurece un metal dctil a travs de la deformacin plstica. Se denomina en fro porque se lleva a cabo a una temperatura por debajo de la temperatura de recristalizacin, y por el contrario la deformacin en caliente se da a temperatura mayores a la recristalizacion

2.- Qu porcentaje de la energa que se gasta en un proceso de deformacin en fro se desprende en forma de energa calorfica?En todo proceso de deformacin en frio, se gasta energa para producir la deformacin plstica, donde se alteran las propiedades de los metales y aleaciones. Sin embargo una parte del calor del trabajo en frio se usa para vencer el efecto de la friccin entre tomos, otra parte de la energa gastada se almacena como energa interna en la frontera de los lmites de grano, durante esta deformacin, se pierde alrededor del 90% de la energa total invertida en realizar dicho proceso.3.- En qu se diferencian el mecanismo de deformacin plstica por deslizamiento y el mecanismo de deformacin plstica por maclaje?En la deformacin por deslizamiento el conjunto de plano de tomos paralelos al ser sometidos a una carga, se desplaza cierta cantidad de distancia hasta que se detiene. Si la carga es lo suficientemente grande se seguir formando un conjunto de planos paralelos que seguirn desplazndose. Como resultado se conseguir un conjunto de escalones paralelos y al ser observados microscpicamente se presentan lneas paralelas

En cambio en la deformacin de maclaje los que se mueven son un conjunto de tomos que son paralelos a un plano que se llamar plano de maclaje Es una deformacin que ocurre al moverse un conjunto de tomos que se encuentran paralelos a un plano que llamaremosplano de maclaje, as la secuencia de tomos se rompe, separndose en dos partes que quedan orientadas de forma distinta. La componente del esfuerzo axial, normal al plano de maclaje, no tiene importancia en la formacin de la macla. Al contrario que el deslizamiento, el esfuerzo cortante requerido para poder formarse una macla no es invariante respecto al plano de maclado, sino que pueden requerirse distintos valores en un campo bastante amplio

4.- Graficar como es el comportamiento de dureza con el porcentaje de deformacin en frio. Esquematizar el caso del cobre.

5.- Una probeta cilndrica de cobre ha sufrido una deformacin en fro por aplastamiento. La deformacin sufrida ha sido de 16% en longitud. Si su radio despus de la deformacin en fro es de 16,4 mm Cul era su radio antes de la deformacin?

6.- Explique brevemente por que los metales HC (Hexagonal compacto) son tpicamente ms frgiles que los metales FCC (Cubo centrado en las caras) y BCC (.Cubo centrado en el cuerpo)

Los metales HC son ms frgiles debido a los siguientes factores:

La estructura cristalina FCC posee 12 sistemas geomtricos de deslizamiento.

La estructura cristalina BCC tambin posee 12 sistemas geomtricos de deslizamiento. Sin embargo experimentalmente se ha comprobado que posee otros sistemas de deslizamiento que se activan al modificar la temperatura llegando a tener alrededor de 48 sistemas de deslizamiento.

La estructura cristalina HC posee 3 sistemas de deslizamiento. Tambin posee otros sistemas que dependen del de la temperatura del material.

La facilidad para hacer que la dislocaciones se muevan dentro del material depende de muchos factores entre ellos se encuentra el nmero de sistemas de deslizamiento, a mayor nmero de sistemas de deslizamiento mayor ser la deformacin plstica, eso quiere decir que si un material posee pocos sistemas de deslizamiento entonces no tendr una gran deformacin plstica esto nos lleva a la idea que el material no es tan dctil sino frgil.

7.- Cmo cambia la conductividad elctrica de un metal cuando se deforma en fro?

Disminuye la conductividad elctrica, este efecto es leve en metales puros, pero apreciable en aleaciones, cuando se somete a deformacin plstica el aumento de las dislocaciones y la deformacin de los granos de la estructura cristalina causan cambios en las propiedades elctricas y la resistencia a la corrosin del metal. Todos los cambios asociados a la deformacin plstica en frio pueden ser revertidos utilizando el tratamiento trmico apropiado. Estos se logran a partir de procesos diferentes que ocurren a elevadas temperaturas.8.- A que se denomina acritud?

Se denomina acritud es la propiedad de los metales que se traduce en el aumento de la dureza, fragilidad y resistencia a la traccin, por efecto de las transformaciones plsticas (deformaciones en fro) que se efecta por desplazamiento de las dislocaciones.Debido a las dislocaciones se genera un aumento en la densidad de las dislocaciones lo que ocasiona un endurecimiento (aumento de la atencin de rotura) .

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