ensayos tecnologicos mierda

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE COSTA RICAESCUELA DE INGENIERIA EN MATERIALES

Carrera: Ingeniería en Materiales

ENSAYOS TECNOLOGICOS (Embutido, Imán y Chispa)

David Ramírez ArayaJuan Gabriel Solano Bonilla

CM 2302 Laboratorio de Materiales II II Semestre2013

Embutido.

RESUMEN

Se realizó el ensayo de embutido a 3 láminas con diferentes diámetros una de Hierro galvanizado, otra de cobre y la última de aluminio. Con la medida de la altura de la copa de cada probeta ensayada y la carga máxima aplicada se comparó cual material es más dúctil y más eficaz (mayor copa a menor carga).

PALABRAS CLAVE: Embutido, Ductilidad, Lubricante, Erichsen.

ABSTRACT

Assay was conducted to 3 ply embedded with different diameters of galvanized iron, copper and other aluminum last. By measuring the height of the top of each specimen tested and compared maximum load which material is more ductile and more effective (higher glass to less load).

KEYWORDS: Sausage, Ductility, Lubricant, Erichsen.

1. INTRODUCCION

Es de suma importancia cuando se manipulan materiales conocer sus propiedades mecánicas. La prueba de embutido es un proceso que nos permite determinar la ductilidad de los metales en forma laminada, por medio de un ensayo en que se somete a esfuerzo una lámina contra un balín; hasta alcanzar la ruptura en la lámina. Generando así una especie de recipiente o copa. Por lo general este ensayo es aplicado para comparar la ductilidad de materiales que

serán formados por estiramiento (Groover, 1997). Además de conocer que tan dúctil es un acero, con este ensayo vamos a saber la carga de ruptura, poder observar la configuración de la zona de falla (forma, fisuras, altura alcanzada por el balín al hundir la lámina, etc.).

Esta prueba tecnológica es usada para conocer la aptitud de un material frente a un proceso de estampado profundo. El estampado profundo es un proceso por medio del cual se pueden fabricar una

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gran cantidad de productos a nivel industrial, como por ejemplo ollas, cacerolas, recipientes de bebidas y alimentos, tanques, etc. Es importante mencionar que a pesar de que este proceso es conocido también como embutido profundo por la capacidad de producir piezas profundas, también es muy utilizado para realizar piezas superficiales o de profundidad moderada (Schmid & Kalakjian, 2002).

Objetivo principal:

Comparar la ductilidad de 3 diferentes materiales mediante el ensayo de embutido.

Objetivos específicos:

Comparar la fisura que se ocasiona en los materiales por este ensayo.

Determinar cuál material es más efectivo para este proceso.

Observar el funcionamiento de la máquina para el ensayo de embutido en materiales metálicos.

2. MATERIALES Y METODOLOGIA

Primeramente se miden las dimensiones físicas de cada probeta. Antes de activar la máquina se lubrica el indentador (que consiste en una esfera de metal), asimismo, se coloca correctamente la pieza a ensayar en la máquina.

Posteriormente se ajusta la velocidad de penetración entre 0,08 mm/s y 0,40 mm/s. Es necesario detener el indentador antes de que se dé la fractura

de la pieza, por ello se debe estar atento y observar la carga máxima que soporta la probeta antes de fallar, luego se extrae la pieza y se realiza el mismo procedimiento para las demás.

Una vez terminada la prueba; se mide la altura de la copa formada (Hc) y se tabulan estos datos con la respectiva carga máxima aplicada a cada pieza y así comparar la ductilidad de cada material.

3. RESULTADOS

La tabla 1 muestra el cambio en la altura de la copa de cada material según la carga máxima aplicada momentos antes de la fractura.

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TABLA 1. DETERMINACIÓN DE LA ALTURA DE COPA (HC) EN FUNCIÓN DE LA FUERZA APLICADA (FA)

Para realizar el ensayo se utilizaron 3 láminas, una de esta según la norma ASTM E 643-78 estas se clasificaron en: acero galvanizado (según la norma), aluminio y de cobre.

Se utilizó la máquina para realizar la prueba de ductilidad Tinius Olsen con una carga máxima de 9000kg.

A continuación se presentan imágenes de como quedaron las láminas analizadas luego del ensayo.

Figura 1. Fisura en cobre luego de ensayo de embutido

Figura 2. Fisura en aluminio luego de ensayo de embutido

Figura 3. Fisura en acero galvanizado luego de ensayo de embutido

4. ANALISIS DE RESULTADOS

Observando la tabla 1, se puede afirmar que el cobre es el material que presento más ductilidad, pues soporto una menor carga en comparación con el aluminio y el acero galvanizado. Otra de las razones por la cuales se afirma que el cobre fue el más dúctil de los tres, es porque a pesar de tener un menor espesor presento pocas fisuras (figura 1). La lámina que tiene menos fisuras es la de aluminio, sin embargo el aluminio es la lámina que tiene más espesor. Una de las características del cobre es que es maleable y dúctil. Como se pudo comprobar es este ensayo el cobre fue el metal más maleable y dúctil. Es por ello que el cobre es muy utilizado para la fabricación de láminas e hilos de poco espesor.

Para el caso del aluminio fue el segundo más dúctil. A pesar de tener menor cantidad de fisuras (figura 2), no puede concluirse de que fue el más dúctil ya que tuvo el mayor espesor. La carga que soporto fue baja. Por lo tanto se puede afirmar que es un metal dúctil, pero no tanto como el cobre. Es importante mencionar que este metal es útil al igual que el cobre para fabricar láminas delgadas y cables. Sin embargo

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MaterialEspesor (mm)

FA

(kg)Acero

Galvanizado0,6 850

Aluminio 0,9 400Cobre 0,4 150



no es muy adecuado para aplicaciones estructurales (Lenntech B.V, 2013).

Por último el acero galvanizado fue el más duro y presento una menor ductilidad. Al ser más duro soporto una carga mayor, pero cuando se dio la fractura fue más grande que la del cobre y el aluminio (figura 3). Por lo tanto este acero al tener más dureza puede tener aplicaciones estructurales, además es importante mencionar que este acero presenta protección contra la corrosión y otros factores ambientales.

5. CONCLUSIONES

El cobre es el metal más dúctil de los tres metales.

Un metal dúctil soportara una carga baja y tendrá fisuras pequeñas al ser sometido a esfuerzos de deformación.

Un metal dura para ser deformado necesita aplicársele mayor carga y cuando se

deforme las posibilidades de una fisura son mayores que en un metal dúctil.

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6. BIBLIOGRAFIA Groover, M. (1997). Fundamentos de manofactura moderna: materiales

procesos y sistemas. Pearson Educacion. Lenntech B.V. (20 de Octubre de 2013). Lenntech. Obtenido de

http://www.lenntech.es/ Schmid , S., & Kalakjian, S. (2002). Manufactura, ingenieria y tecnologia.

Pearson Educacion.

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Chispa y Magnetizado.

RESUMEN

Se realizó el ensayo de chispa a 9 diferentes aceros y fundiciones y sus respectivas incógnitas. Se trabajo con aceros como el AISI 1020, AISI D2, AISI O1, AISI A2, AISI 4140, 304 inoxidable Austenitico, Aleación bajo de niquel 420 Martensitico y una fundición de Hierro gris. Observando la forma de las chispas así como el largo del espectro, se pudo realizar una predicción de cuales son los posibles aleantes del metal ensayado; así como la designación de carbono que contiene el material. Con las descripciones anteriores se comparó cual aleación posee las mejores propiedades.

PALABRAS CLAVE: Aleación, Fundición, Chispas, Esmeril, Punta de lanza, Coloración, Longitud y Exposiciones.

ABSTRACT

Test conducted spark to 9 different steels and castings and their unknowns. We worked with steels such as AISI 1020, AISI D2, AISI O1, AISI A2, AISI 4140, 304 Austenitic steel, nickel alloy under 420 martensitic and gray iron castings. Noting the form of sparks as well as across the spectrum, it was possible to make a prediction of what the possible alloying metal tested as well as the designation of carbon containing material. With the above descriptions which alloy has compared the best properties.

KEYWORDS: Alloy, Casting, Sparks, Emery, Spearhead, Shading the Spark, Spark length and Exhibitions at the Spark.

1. INTRODUCCION

Una forma sencilla de identificar aceros y su porcentaje de carbono es por la prueba de chispa Con la prueba de

chipa se puede llegar a tener una idea del acero que posee una determinada pieza, sin embargo es importante mencionar que para hacer con éxito esta prueba se requiere experiencia y buenas condiciones para identificar el metal. La

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chispa se produce al poner en contacto un acero con un esmeril que gira a gran velocidad, produciéndose rayos luminosos, chispas, explosiones, estrellas, en diversos colores. Cada tipo de acero produce una chispa única que es característica, mediante la observación cuidadosa se puede identificar el tipo de acero. Esta prueba no es tan exacta para identificar un acero como una metalografía. Sin embargo es una forma rápida para tener una idea, cuando se desconoce un acero. La prueba de chispa además de identificar el tipo de acero nos permite tener una idea del tratamiento térmico al que fue sometida una pieza (recocido o endurecimiento).

Además de la prueba de chispa una forma rápida de identificar aceros es por la prueba magnética. El magnetismo es una propiedad que tienen los materiales para atraer materia hacia sí mismos. Los metales se pueden catalogar en ferromagnéticos (fuertemente influenciados por campos magnéticos), paramagnéticos (poco susceptibles a la influencia de campos magnéticos) y diamagnéticos (susceptibilidad nula a los campos magnéticos). De esta forma

se tiene una idea más próxima, cuando se quiere identificar rápidamente un metal. Es por ello que es recomendable, como ingenieros en materiales andar en el bolsillo un imán.

2. MATERIALES Y MÉTODOS

La prueba de chispas es sumamente sencilla de realizar, solamente se requiere de un esmeril o un disco para pulir. Se toma con firmeza la probeta o la pieza en general y se presiona contra el esmeril, hasta establecer la constancia del espectro producido; en ese momento se debe hacer un análisis (observación) de la forma, largo y color de espectro, así como a forma de las chispas.Se deben tomar todas las medidas de seguridad al realizar la prueba, ya que las piezas podrían llegar a calentarse.

3. RESULTADOS

La tabla 1 muestra las características de los diferentes aceros y fundiciones.

TABLA 1. DETERMINACION DE LA COMPOSICIÓN Y CARACTERÍSTICAS DE LAS ALEACIONES ENSAYADAS POR ANALISIS DE CHISPAS.

Material Coloración Chispa Punta de lanza

Longitud Explosiones Magnetico

AISI 1020 Amarillo Intermedia

No Larga --- Si

AISI D2 Anaranjada Media alta No Corta Poca SiAISI O1 Rojiza Corta No Media

cortaIntermedias

a altaSi

AISI A2 Amarilla Intermedia

Si Intermedia

Media alta Si

AISI 4140 Amarilla Media alta No Alta Si Hay Si

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304 Inoxidable Austenitico

Ninguna No Ninguna Ninguna No No

Aleación de bajo níquel

420 Martensitic

o

Amarilla Corta No Corta Poca Si

Fundición de Hierro

Gris

Rojiza Corta No --- Muchas Si

La tabla 2 muestra la identificación de las incógnitas

TABLA 2. DETERMINACION DE LA COMPOSICIÓN Y CARACTERÍSTICAS DE LAS INCOGNITAS ENSAYADAS

POR ANALISIS DE CHISPAS.

NUMERO DE

INCOGNITA

ACERO O FUNDICIÓN

MAGNETICO

1 AISI 1020 SI2 AISI 4140 SI3 AISI O1 SI4 420

MARTENSITICO

SI

5 AISI A2 SI6 AISI D2 SI7 420

MARTENSITICO

SI

8 AISI O1 SI9 AISI

1020(Con Cromado)

SI

10 ALEACIÓN DE TITANIO

NO

11 FUNDICIÓN DE HIERRO

GRIS

SI

4. ANALISIS DE RESULTADOS

Dado que este ensayo es meramente comparativo, se debe poder identificar correctamente el comportamiento de las propiedades teóricas de las chispas de las aleaciones. Estas propiedades se presentan en la tabla 1. Además se debe identificar si los metales presentan comportamiento magnético. Primero se identificó el tipo de chispa para los aceros que eran conocidos. Una vez que se identificó el tipo de chispa (tabla 1). Se prosiguió a ver cuáles eran magnéticos y cuales no presentaban la propiedad magnética. Una vez que se conoció el tipo de chispa de cada acero y el magnetismo; se prosiguió a identificar once muestras incógnitas. Las cuales por medio de comparación se pudo saber a qué tipo de acero pertenecían (tabla2). Algunas incógnitas eran repetidas. La número diez fue una aleación que no se pareció a ninguna de las que teníamos identificadas. Pero se puedo llegar a conocer que era una muestra de aleación de titanio. Esta aleación tuvo una chispa que no era

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igual a las demás, con un color dorado y género una gran cantidad de chispas. Todas las aleaciones incógnitas cuando se les paso el imán fueron atraídas por el mismo, con excepción de la muestra de titanio.

5. CONCLUSIONES

1. Es posible identificar un metal rápido con un ensayo de chispa.

2. Cada aleación posee un tipo de chipas única.

3. Para poder identificar un acero por el ensayo de chispa se requiere práctica y experiencia.

4. La prueba magnética es más fácil para identificar una aleación sin embargo no proporciona suficiente información cuando se busca identificar una aleación.

5. BIBLIOGRAFIA

Las explosiones y la longitud de la chispa nos ayuda a identificar el porcentaje de carbono presente en la pieza.

Por otro lado la coloración y la terminación en lanza nos ayuda a determinar el porcentaje de aleación.

Inoxidables: Superiores al 12% de Cromo.

Martensíticos: Endurecimiento por tratamiento térmico, resistencia a la corrosión ente media o baja. Son magnéticos.

Ferríticos: Muy blandos, ductiles, resistencia a la corrosión intermedia, magnéticos. Se utilizan en condiciones no tecnológicas.

Austeníticos: Mejor resistencia a la corrosión 15% o más de Cromo además tiene Níquel. Se usa en la industria alimentaria y medica. Son no magnéticos. Mayor costo económico.

Todo fue tomado de los apuntes del cuaderno.

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