ensayo de chispa

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Ensayos a la chispa

Ensayo de ChispaProfesor:Lus Fonseca

Alumno:Hctor Garca Ceballos

Carrera:Ing. [E] mecnica de procesos y mantenimiento industrial

Ramo:Practico Tecnologa de los Materiales

Fecha:Viernes, 19 de junio

Qu es el Acero?

El Acero es bsicamente una aleacin o combinacin de hierro y carbono (alrededor de 0,05% hasta menos de un 2%). Algunas veces otros elementos de aleacin especficos tales como el Cr (Cromo) o Ni (Nquel) se agregan con propsitos determinados.

Ya que el acero es bsicamente hierro altamente refinado (ms de un 98%), su fabricacin comienza con la reduccin de hierro (produccin de arrabio) el cual se convierte ms tarde en acero.

El hierro puro es uno de los elementos del acero, por lo tanto consiste solamente de un tipo de tomos. No se encuentra libre en la naturaleza ya que qumicamente reacciona con facilidad con el oxgeno del aire para formar xido de hierro - herrumbre. El xido se encuentra en cantidades significativas en el mineral de hierro, el cual es una concentracin de xido de hierro con impurezas y materiales frreos.

Qu es el temple?

El temple tiene por objeto endurecer y aumentar la resistencia de los aceros. Para ello, se calienta el acero a una temperatura ligeramente ms elevada que la crtica superior Ac (entre 900-950C) y se enfra luego ms o menos rpidamente (segn caractersticas de la pieza) en un medio como agua, aceite, etc. (dependiendo de las caractersticas que se le quieran aadir).

Qu es temperatura de permanencia?La regla general es de 1 hora por pulgada, por ejemplo si tiene 1/2" de espesor, van a estar media hora en esa temperatura que creo es de 845-900 C, para que tu acero tenga una composicin austenitica en toda la piezaQu es revenido?

Es un tratamiento habitual a las piezas que han sido previamente templadas. El revenido consigue disminuir la dureza y resistencia de los aceros templados, se eliminan las tensiones creadas en el temple y se mejora la tenacidad, dejando al acero con la dureza o resistencia deseada. Se distingue bsicamente del temple en cuanto a temperatura mxima y velocidad de enfriamiento.

Qu es temperatura de enfriamiento?La lnea G-H corresponde a los 723 oC temperatura lmite de existencia de la austenita.Observemos que para los tres casos, de la solucin lquida al enfriarse comienzan a formarse cristales de austenita, los que conviven en equilibrio con la solucin lquida entre las lneas A-B y C-D.Al bajar de la temperatura de solidificacin, toda la solucin se convierte en austenita. Con el ulterior enfriamiento y en dependencia del contenido de carbono se van formando estructuras diferentes, a saber:1.- Para el acero de 0.6 % de carbono o menos, al alcanzar la lnea F-E comienza a desprenderse ferrita y hay una zona (entre F-E y G-H) donde conviven ambas formas estructurales.La formacin de la ferrita con muy poco carbono disuelto hace que el resto de la austenita pase a ser mas rica en carbono, con lo que se alcanza el 0.8 % necesario para la formacin de la cementita, con ello se puede producir la mezcla mecnica de ferrita y cementita que ya hemos visto se denomina perlita.El resultado final de esta aleacin cuando llega a la temperatura normal es una mezcla de ferrita y perlita.2.- Para el acero de 0.8 % de carbono, como tiene la composicin adecuada para la reaccin de formacin de cementita (0.8 % de carbono) el final del proceso de enfriamiento conduce a perlita en casi toda la masa slida.3.- Para el acero de 1.2 % de carbono o mas, una vez que se alcanza la lnea E-D comienza a segregarse la cementita secundaria por la sobresaturacin de la austenita con carbono, con el enfriamiento posterior y al sobrepasar la lnea G-H se produce cierta cantidad de ferrita que junto a la cementita forma la perlita. Finalmente queda una mezcla de perlita y cementita secundaria.

Normas de los aceros

En la actualidad existen numerosas clasificaciones o numeraciones o codificaciones de los aceros, principalmente en los pases altamente industrializados, lo cual evidentemente constituye un grabe inconveniente. Este fenmeno los encontramos incluso en Latinoamrica, donde Brasil Argentina y Chile por ejemplo, tienen sus propios cdigos.Mencionemos las ms importantes y/o cercanos a nosotros:

SAE- AISI (USA), ISI (INGLATERRA), WST (ex DIN, ALEMANIA) AFNOR (FRANCIA), NCH (CHILE), etc.

En consideracin que los sistemas SAE-AISI es de uso mas o menos generalizado en Amrica Latina, se intenta en estos momentos codificar los aceros de esta rea, procurando que este nuevo cdigo sea racional, que tenga una reserva adecuada para futuros desarrollos y sea los ms representativo, en el sentido de que dicha aporte al mayor numero posible de informacin acerca del tipo designado. Este nuevo cdigo, est basado en el sistema SAE-AISI.

Entraremos a detallar un poco el sistema SAE-AISI de clasificacin de aceros.

En 1912, la Sociedad Norteamericana de Ingenieros Automotores (Society of Automotive Enginers SAE) promovi una reunin de productores y consumidores de aceros, para establecer una nomenclatura y composicin de los aceros. Ms tarde, el Instituto Norteamericano del Hierro y el Acero, A.I.S.I, tom la nomenclatura de la S.A.E. y la expandi.En el sistema S.A.E. - A.I.S.I, los aceros se clasifican con cuatro dgitos. El primer dgito especifica la aleacin principal, el segundo dgito indica la aleacin secundaria y los dos ltimos dgitos dan la cantidad de carbono presente en la aleacin.Las convenciones para el primer dgito son:1 MANGANESO2 NIQUEL3 - NIQUEL-CROMO, principal aleante el cromo4 MOLIBDENO5 CROMO6 - CROMO-VANADIO, principal aleante el cromo8 - NIQUEL-CROMO-MOLIBDENO, principal aleante el molibdeno9 - NIQUEL-CROMO-MOLIBDENO, principal aleante el nquel

No hay aceros numerados 7xxx porque estos aceros resistentes al calor prcticamente no se fabrican.Se observa entonces que si el primer nmero es 1 se sabe que es un acero al carbono; si el dgito siguiente es el 0, o sea que la designacin es 10xx, se trata de un acero ordinario al carbono; as 1030 significa un acero ordinario al carbono con 0.30%C.Dependiendo de los elementos de aleacin presentes en el acero y del tratamiento trmico al cul va a ser sometido, los aceros para ingeniera se dividen en:Aceros al carbono para cementacin: Utilizados para la fabricacin de bulones, ejes, cadenas, bujes, remaches, tuercas, tornillos racores, eslabones para cadenas, pasadores, y en general en elementos de ingeniera que requieran gran tenacidad conjuntamente con una baja resistencia mecnica.Los aceros distribuidos por C.G.A. son S.A.E. / A.I.S.I. 1010, 1016, 1020Aceros al carbono para temple y revenido: Utilizado para la fabricacin de palancas para frenos, cigeales, herramientas agrcolas, productos estampados y forjados de la industria automotriz, y en general en piezas de ingeniera que requieran dureza y tenacidad.Los aceros distribuidos por C.G.A. son S.A.E. / A.I.S.I. 1035, 1040, 1045.Aceros al carbono de alto manganeso:Son aceros usados en la fabricacin de piones, bujes, casquillos, partes para la industria petrolera, acoples, ejes de transmisin.El acero distribuido por C.G.A. es el S.A.E. / A.I.S.I. 1518Aceros aleados para cementacion:Son usados en la fabricacin de engranajes, ejes de leva, cigeales, tornillos sinfn, cuerpos de vlvulas.Los aceros distribuidos por C.G.A. son S.A.E. / A.I.S.I. 8620, 8615Aceros aleados para temple y revenido:Usados en la fabricacin de ejes reductores, engranajes, transmisin, esprragos, bielas, cinceles, tijeras, rotores de turbinas, y en general piezas que requieran alta resistencia mecnica.Los aceros distribuidos por C.G.A. son S.A.E. / A.I.S.I. 4140, 4340, 5160Aceros inoxidables austeniticos:Usados para la elaboracin de tanques de la industria lechera y cervecera, equipos para la industria de alimentos, tanques para almacenamiento de vinos, equipos para procesos de pulpa de papel, intercambiadores de calor, equipos de tintorera.Los aceros distribuidos por C.G.A. son S.A.E. / A.I.S.I. 316, 304Aceros inoxidables martensiticos:Usados para la fabricacin de aparatos domsticos, grifera, transportadores, cubiertos.El acero distribuido por C.G.A. es el S.A.E. / A.I.S.I. 420Aceros inoxidables ferriticos:Usados en la fabricacin de utensilios de cocina, bocelara en la industria automotriz, y en general partes decorativas.El acero distribuido por C.G.A. es el S.A.E. / A.I.S.I. 430Existen dos formas de identificar los aceros: la primera es a travs de su composicin qumica, por ejemplo utilizando la norma AISI:

N AISI:DescripcinEjemplo

10XXSon aceros sin aleacin con 0,XX % de C(1010; 1020; 1045)

41XXSon aceros aleados con Mn, Si, Mo y Cr(4140)

51XXSon aceros aleados con Mn, Si y C(5160)

La tabla 1 relaciona la nomenclatura AISI-SAE con los valores de resistencia, ductilidad y dureza, conceptos que se explicarn ms adelante. Sirve para relacionar la composicin qumica y las propiedades mecnicas de los aceros. En la tabla 2 se entrega informacin detallada de la composicin qumica de diversas aleaciones listadas en base su nmero AISI-SAE. N SAE oAISIResistenciaa la traccinRmLmite defluenciaReAlargamientoen 50 mmDurezaBrinell

Kgf / mm2 MpaKgf/mm2 Mpa%101040,0392,330,2292,239109

101542,9420,732,0313,839126

102045,8449,133,8331,536143

102550,1491,334,5338,334161

103056,3552,135,2345,232179

103559,8586,438,7377,529190

104063,4621,742,2413,825201

104568,7673,742,2413,823215

105073,9724,742,2413,820229

105578,5769,845,8449,119235

106083,1814,949,3483,517241

106587,0853,251,9509,016254

107090,9891,454,6535,415267

107594,7928,757,3560,913280

108098,6966,959,8586,412293

FUNCION DE CADA ELEMENTO DE LOS ACEROS

Carbono: Produce la imagen mas destacada de las chispas de todos los elementos de aleacin, pero con presencia de otros elementos, la caracterstica del carbono puedo modificarse. A causa del carbono se produce en el has de las chispas explosiones que son fcilmente reconocibles por los rayos secundarios.Cromo: la adicin del elemento cromo origina la formacin de diversos carburos de cromo que son muy duros; sin embargo, el acero resultante es ms dctil que un acero de la misma dureza producido simplemente al incrementar su contenido de carbono. La adicin de cromo ampla el intervalo crtico de temperatura.Manganeso: el manganeso se agrega a todos los aceros como agente de desoxidacin y desulfuracin, pero si el contenido de manganeso es superior a 1%, el acero se clasifica como un acero aleado al manganeso. Reduce el intervalo crtico de temperaturas.Molibdeno: el molibdeno forma carburos y tambin se disuelve en ferrita hasta cierto punto, de modo que intensifica su dureza y la tenacidad. El molibdeno abate sustancialmente el punto de transformacin. Debido a este abatimiento, el molibdeno es de lo ms eficaz para impartir propiedades deseables de templabilidad en aceite o en aire. Exceptuando al carbono, es el que tiene el mayor efecto endurecedor y un alto grado de tenacidad.Nquel: la adicin de nquel al acero ampla el nivel crtico de temperatura, no forma carburos u xidos. Esto aumenta la resistencia sin disminuir la ductilidad. El cromo se utiliza con frecuencia junto con el nquel para obtener la tenacidad y ductilidad proporcionadas por el nquel, y la resistencia al desgaste y la dureza que aporta el cromo.Silicio: este elemento se agrega como desoxidante a todos los aceros. Cuando se adiciona a aceros de muy baja cantidad de carbono, produce un material frgil con baja prdida por histresis y alta permeabilidad magntica. El uso principal del silicio es, junto con otros elementos de aleacin, como manganeso, el cromo y el vanadio, para estabilizar los carburos.

Vanadio: es un fuerte desoxidante y promueve un tamao fino de grano, tambin acrecienta la tenacidad del acero. El acero al vanadio es muy difcil de suavizar por revenido, por lo que se utiliza ampliamente en aceros para herramientas. Wolframio: este elemento se emplea mucho en aceros para herramientas, por que la herramienta mantendr su dureza an cuando estuviera candente o al rojo. Produce una estructura densa y fina, impartiendo tenacidad y dureza.

Ensayos a la chispaAcero templado y revenidoRamillete con espinas, y puntas de lanza color rojo

AleantePorcentaje

Carbono0,42%

Molibdeno0,2%

Cromo1,1%

Al dar a los aceros al carbono un temple y revenido se consiguen muy buenas caractersticas cuando el perfil es delgado. En un acero al carbono bien templado o revenido, el valor del lmite elstico suele llegar a ser un 75% de la carga de rotura.

Cuando interesa fabricar piezas con resistencia de 38 a 55 Kg/mm2 es, en general, muy poco ventajoso el tratamiento trmico (temple y revenido) por tratarse de aceros de bajo contenido de carbono (0.15 a 0.30%). Cuando quieren fabricarse piezas con esas resistencias conviene, en general, utilizar aceros en bruto de forja, laminados o normalizados. Sin embargo, en casos excepcionales, cuando se desea conseguir la mejor combinacin de caractersticas (resistencia, alargamiento y alto limite elstico), se pueden templar y revenir los aceros de 0.15 a 0.30% de C, obtenindose resistencias variables de 38 a 55 Kg/mm2, alargamientos y limites de elasticidad ligeramente superiores a los que corresponden al estado normalizado.

Cuando se trata de piezas de gran espesor el tratamiento es casi intil, porque se presenta el problema de poca penetracin de temple o templabilidad.

Los aceros al carbono templados y revenidos con porcentajes de carbono variables de 0.25% a 0.55%, se suelen emplear generalmente con resistencias comprendidas entre 55 y 90 Kg/mm2 y a veces, en casos excepcionales como en la fabricacin de muelles, se usan hasta resistencias de 150 a 200 Kg/mm2.

El empleo de los aceros al carbono templados y revenidos para la fabricacin de piezas con esas resistencias tiene varias ventajas. Una muy importante es que el lmite de elasticidad es ms elevado que en los aceros normalizados o recocidos, y otra que la combinacin de caractersticas (resistencia y alargamiento) tambin se mejora.

En cambio, si esa resistencia se consigue templando y reviniendo la pieza despus de mecanizada, el trabajo de torno o fresa se podr hacer previamente en estado recocido mucho ms fcil.

En el caso de que por mecanizado haya que quitar material, es preferible, como hemos dicho, mecanizar en estado de recocido y luego templar y revenir, dejando generalmente en el mecanizado un exceso de medidas para eliminar luego las deformaciones que se producen en el temple y revenido. Cuando la cantidad de material a eliminar por mecanizado es pequea, puede convenir templar y revenir el material y luego mecanizar las piezas, pudindolas dejar as a las medidas definidas.

Acero endurecidoLneas continuas, algunas espinas, formado por estallidos de Carbono

AleantePorcentaje

Carbono0,21%

Magneso1,3%

Cromo1,2%

El proceso de endurecimiento del acero consiste en el calentamiento del metal de manera uniforme a la temperatura correcta (ver figura de temperaturas para endurecido de metales) y luego enfriarlo con agua, aceite, aire o en una cmara refrigerada. El endurecimiento produce una estructura granular fina que aumenta la resistencia a la traccin (tensin) y disminuye la ductilidad.

El acero al carbono para herramientas se puede endurecer al calentarse hasta su temperatura crtica, la cual se adquiere aproximadamente entre los 1450 F y 1525 F (790 a 830 C) lo cual se identifica cuando el metal adquiere el color rojo cereza brillante. Cuando se calienta el acero la perlita se combina con la ferrita, lo que produce una estructura de grano fino llamada austenita. Cuando se enfra la austenita de manera brusca con agua, aceite o aire, se transforma en martencita, material que es muy duro y frgil.

Acero al carbono para herramientasLneas continuas, ms espinas se formaron por estallidos de Carbono

AleantePorcentaje

Carbono0,45%

Silicio0,3%

Magneso0,7%

1045Son aceros aleados con tratamientos trmicos que les dan caractersticas muy particulares de dureza, tenacidad y resistencia al desgaste y a la deformacin por calor. Los aceros del grupo 1 de esta serie se utilizan para construir maquinaria de trabajos ligeros en general, desde la carpintera y la agrcola (aperos). Los grupos 2,3 y 4 se utilizan para construir mquinas y herramientas ms pesadas. El grupo 5 se utiliza para construir herramientas de corte.Acero al carbono para herramientasMuchos estallidos de Carbono que empiezan al pie del haz, muchos ramos

AleantePorcentaje

Carbono1,05%

Magneso0,2%

Silicio0,2%

Los aceros de herramientas de baja aleacin van aleados con cr, w, ni, mo, v hasta un total de un 5 %.su temperatura temple se halla comprendida entre los780 a los 850C y la temperatura de forja entre 1100 y 900C. Hay que tener, sin embargo, en cuenta las prescripciones de tratamiento de las casas suministradoras. Admiten en el arranque de viruta velocidades de corte mas elevadas que los aceros de herramientas sin alear. Pierden su dureza y su consistencia del corte solo cuando se llega a temperaturas de trabajo de lo 400C. Los aceros de baja aleacin son tambin adecuados para herramientas de cizallamiento y estampacin, trnqueles, moldes para colada a presin por inyeccin y para prensado as como para instrumento de medicin.Antes de los estallidos de Carbono se incrementa la luz en el flujo primario. Muchos ramos pequeos

Acero aleado con Mn-Si

AleantePorcentaje

Carbono0,60%

Magneso1,1%

Cromo1,0%

Silicio1,0%

El silicio empieza recin a aparecer a partir de un 0,6% y una marcada contraccin de la parte de oxidacin y el Magneso en bajas cantidades como en esta aleacin (1,1%) no afecta en mayores formas.

El flujo de lneas continuas, alguno los estallidos de carbono, lnea coloreada de naranja en la cabeza.

Acero para trabajo en caliente, alta aleacin

AleantePorcentaje

Carbono0,40%

Magneso1,1%

Cromo5,3%

Silicio1,0%

Molibdeno1,4%

Con aceros para trabajos en calientes se confeccionan troqueles para forja y prensa, moldes para colada a presin, matrices para prensas de extrusin, cizalle para cortes calientes etc. Con ellos se trabajan en calientes lo mismo que el acero que los metales pesados y ligeros.

Acero inoxidable

Haz corto con espina como los estallidos de carbono

AleantePorcentaje

Carbono0,40%

Cromo13%

Aceros inoxidables tales como el X3crni1810, por ejemplo son resistentes a la corrosin frente ala humedad atmosfrica, al agua y la mayora de los cidos y lejas. Se emplean en industrias qumicos y en las industrias de productos alimenticios para recipientes.

Estos aceros se dejan trabajar bien tanto sin arranque como con arranque de viruta, se sueldan muy bien y admiten un alto grado de pulimiento. El acero X8crni1212 se caracteriza por su facilidad para la embuticin profunda y por su pilimentabilidad, siendo adems a magntico. Tiene aplicaron para cajas de reloj y de brjulas.Entre otras se mencionan las siguientes:Acero para herramientas aleadoFlujo de lneas amarilla, aclarando en el centro, formando espinas en los extremos

AleantePorcentaje

Carbono0,90%

Magneso2,0%

Cromo0,4%

Silicio1,0%

Vanadio0,1%

Acero para herramientas aleadoPocos estallidos finos de Carbono seguidos por club liso luminoso

AleantePorcentaje

Carbono0,60%

Wolframio2,0%

Cromo1,1%

Silicio0,6%

Vanadio0,2%

Un flujo delgado y lineal, el cuadro de la chispa vivo, lneas discontinuas en las cabezas Acero para herramientas aleado Cr-W

AleantePorcentaje

Carbono1,05%

Magneso1,0%

Cromo1,0%

Wolframio1,2

Acero de alta velocidad El flujo de lneas rojo oscuro con brillo en la punta de la lanza, pocas espinas

AleantePorcentaje

Carbono0,9%

Molibdeno5,0

Cromo4,1%

Vanadio1,9

Wolframio6,4%

Apreciacin personalGracias al trabajo obtuvimos unos conocimientos que nos sern de gran utilidad pues muchas veces se necesita una respuesta rpida sobre que tipo de acero es y no se cuenta con las mquinas para realizar los ensayos pertinentes o simplemente el tiempo apremia.Con los simples conocimientos de saber que chispa tiene un acero, la cul se puede ver cortando el material con un esmeril angular.

Sabiendo con seguridad cual es la chispa que emite el material, se puede llegar a saber que material es, cuales son sus componentes, para cuales reas de trabajo es mas til y sin la necesidad de hacer ensayos mas largos y engorrosos.

Esto nos disminuye el tiempo que se emplear para saber las cualidades y propiedades del material.

Adems sin darnos cuenta cada vez nos adentramos ms en la Mecnica, tenemos trminos propios de la asignatura y adems sin querer tanto buscar las respuestas, en libros y/o Internet hemos estudiado conceptos que s estaban en nuestra memoria, pero rara vez mencionbamos. PAGE 6