ENSAYOS DESTRUCTIVOS(ED)

ASIGNATURA : Metalurgia de la soldadura SEMESTRE ACADEMICO : 2014-IIALUMNO : Edwin Porroa SivanaCODIGO : 092638DOCENTE : ing. Guillermo Barrios Ruiz

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA E INGENIERÍA METALÚRGICA

ESCUELA PROFECIONAL DE INGENIERIA METALURGICA DEPARTAMENTO ACADEMICO DE

METALURGIA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL

CUSCO

CUSCO, DICIEMBRE DE 2014

INTRODUCCION

CUSCO, DICIEMBRE 2014-II 2

A la hora de trabajar un material debemos de conocer sus propiedades mecánicas, y saber que estas propiedades mecánicas variarán en función de la velocidad de deformación y de la temperatura a la que se encuentre el cuerpo a ensayar. Los ensayos utilizados para medir estas propiedades mecánicas son los ensayos destructivos de propiedades mecánicas, que determinan las características mecánicas de los materiales en condiciones de esfuerzo y deformación de las piezas o elementos que estarán sometidos durante su funcionamiento real.

Un ensayo destructivo es aquel que deteriora la pieza que inspecciona, pero dependiendo del tipo de ensayo, la pieza experimentara desde una leve marca, a una deformación permanente o incluso su rotura parcial o total.

PROPIEDADES MECANICAS

CUSCO, DICIEMBRE 2014-II 3

las definiremos como la forma en que un material soporta fuerzas aplicadas, incluyendo fuerzas de tensión, compresión, impacto, cíclicas o de fatiga, o fuerzas a altas temperaturas. Las principales propiedades son:

1.Dureza.2.Tenacidad.3.Fragilidad.4.Cohesión.5.Elasticidad. 6.Plasticidad resiliencia. 7.Fatiga.

Los ensayos destructivos en la soldadura se vienen utilizando

normalmente para:

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Efectuar un control de calidad durante el proceso de fabricación.

Demostrar que este cumple con la normativa vigente y/o estándares sectoriales que le son aplicables.

Determinar el tipo de material, tratamiento o composición más apropiado.

Contrastar los modelos de simulación utilizados para el diseño de dicho producto.

Investigar nuevos procesos de fabricación. Estudiar nuevos tipos de materiales. Resolver problemas o incidencias aparecidas durante el

uso de los productos y no previstas durante el diseño del mismo.

Determinar las propiedades mecánicas y de conformación de los materiales y fijar su utilización.

Conocer experimentalmente las características técnicas del producto más allá de las incertidumbres obtenidas mediante los procesos de diseño habituales.

Las ventajas más destacadas que tienen los ensayos destructivos son:

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a. Reproducir condiciones de uso de productos con el objeto de la resolver de problemas de funcionamiento de los que se desconoce su origen.

b. Calibración de los modelos de comportamiento utilizados para simulación de componentes y desarrollo de producto.

c. Obtención de información detallada acerca del comportamiento estructural de un elemento o producto y extracción de conclusiones de sus factores críticos.

Dentro de los ensayos destructivos de propiedades mecánicas podemos diferenciar: los ensayos destructivos estáticos, ensayos destructivos dinámicos y los ensayos tecnológicos.

1. Los ensayos destructivos estáticos tienen la carga estática o progresiva.

2. Los ensayos destructivos dinámicos su carga no es ni estática ni progresiva

3. Los ensayos tecnológicos se utilizan para comprobar si un material es útil o no para una aplicación en concreto, cuando por medio de los ensayos científicos no es posible realizar estas comprobaciones o resultan demasiado caras.

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ENSAYOS DESTRUCTIVOS (ED)

MECÁNICOS

ESTÁTICOS

● Durez

a●

Tracción●

Compresión

● Cortad

ura●

Pandeo●

Torsión●

Flexión

DINÁMICOS●

Resilencia

● Fatiga

● Otros tipos

de dureza(desga

ste)

TECNOLÓGICOS

● Soldadura●Embutición

●Doblado● Forja

● Chispa/Corte● Soldadura

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TIPO

S D

E EN

SAYO

S D

E D

UR

EZA AL RAYADO

PENETRACIÓN

DINÁMICOS

ENSAYOS DESTRUCTIVOS MECÁNICOS - ESTÁTICO

● Ensayo de Mohs● Ensayo de Martens● Ensayo a la lima

● Método Brinell● Método Vickers● Método Rockwell

● Método de impacto(Poldi)● Método de retroceso(Shore)

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ENSAYOS DE DUREZA AL RAYADO

- Se usa para determinar la dureza de los minerales. Se basa en que un cuerpo es rayadopor otro más duro.

ENSAYO DE MOHS

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-Se basa en la medida de la anchura de la raya que produce en el material una puntade diamante de forma piramidal y de ángulo en el vértice de 90°.

-Se aplica sobre superficies nitruradas.

ENSAYO DE MARTENS.

Se emplea un cono de diamante con el que se raya la superficie del material cuya dureza se quiere medir.

a = anchura del surco

AM =1000 / a2

ENSAYO A LA LIMA.- Se usa en industria. En todo

material templado la lima no “entra”. Dependiendo de si la lima entra o no entra sabremos:

- No entra, el material raya a la lima; Dureza mayor de 60 HRC

- Entra, la lima raya al material; Dureza menor de 60 HRC

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ENSAYOS DE DUREZA DE PENETRACIÓN ENSAYO BRINELL.

- Este método consiste en comprimir una bola de acero templado, de un diámetro determinado, sobre un material a ensayar, por medio de una carga y durante un tiempo también conocido.

-Aceros y elementos siderúrgicos: K=30 -Cobres, Bronces, Latones: K=10 -Aluminio y aleaciones: K=5 -Materiales blandos (Sn, Pb): K=2,5

CONDICIONES NORMALES DEL ENSAYO:◦ Diámetro del penetrador D = 10mm.◦ Carga aplicada F = 3000 kg.◦ Tiempo de carga t = 15s.

Si las condiciones son distintas a las normales debe representarse:

250 HB 10 500 30

ENSAYO BRINELL II.

El va

lor de

la ca

rga P

viene

dado

por la

relac

ión P

= KD2 ,

dond

e K=cte

. del

ensa

yo

ENSAYO BRINELL III. CARACTERÍSTICAS DEL ENSAYO:

◦ No se puede realizar sobre piezas esféricas o cilíndricas.

◦ No es fiable en materiales muy duros y de poco espesor.

◦ Para que el error del ensayo por deformación del material no sea muy grande, debe cumplirse:

D/4 < d < D/2◦ Por aproximación puede conocerse el

tipo de acero que se ensaya mediante la relación:

%C = (HB – 80) / 141

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ENSAYO VICKERS.

-Se utiliza como penetrador una punta piramidal de base cuadrangular y ángulo en el vértice entre caras de136°. Este ángulo se eligió para que la bola Brinell quedase circunscrita al cono en el borde de la huella.

Este ensayo utiliza un penetrador de diamante que queda marcado en la superficie de la muestra, bajo una carga determinada cuya aplicación se recomienda en forma estándar en 10seg. La carga aplicada varía de 1 a 120kg. De acuerdo a las características del material y la relación entre ese valor y el área de identificación establece la dureza.

CARACTERÍSTICAS DEL ENSAYO:◦ Las cargas aplicadas son más

pequeñas que en el método Brinell (oscilan entre 1 y 120kp). La más empleada es la de 30kp.

◦ El tiempo de aplicación oscila entre 10 y 30s. Se utiliza tanto para materiales duros como en blandos.

◦ Puede medir dureza superficial por la poca profundidad de la huella.

◦ Expresión de la dureza: 520 HV 30 15

520 HV 30 15

DUREZA

CARGA

TIEMPO

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ENSAYO ROCKWELLUn diamante cónico es presionado contra el material a ensayar con una carga de 10 a 150kg. La profundidad de la impresión indicara en el reloj el valor de la dureza medida en escala Rocckwell C. En el caso de materiales muy blandos, el diamante es reemplazado por una bola de acero de 1/16” de diámetro utilizando una carga de 100kg para obtener una medición en escala Rockwell B.120º

m

- Se basa en la resistencia que oponen los materiales a se penetrados, se determina la dureza en función de la profundidad de la huella. Permite medir durezas en aceros templados.

- Los ensayos se pueden realizar con 2 tipos de penetradores:Bolas de 1/8” y 1/16”Conos de 120° ángulo en el vértice.

PROCEDIMIENTO:◦ En ambas escalas de dureza se

aplica, inicialmente, una precarga de 10kp, con lo que el penetrador originará una huella de profundidad h0.

◦ Aplicación de la carga suplementaria F1 que origina la huella h1.

◦ Eliminar la carga F1. reacción elástica del material que eleva al penetrador una cierta altura quedando la huella permanente h.

TIPOS DE PENETRADORES

◦ Para materiales blandos (entre 60 y 150HV) se utiliza un penetrador de acero de forma esférica de 1,59mm de diámetro, y así se obtiene la escala de dureza Rockwell B (HRB).

◦ Para materiales duros (entre 235 y 1075HV) se emplea un cono de diamante con un ángulo de 120º obtiéndose así la escala de dureza Rockwell C (HRC).

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VENTAJAS DEL MÉTODO ROCKWELL

APLICACIONES TÍPICAS DE LAS ESCALAS ROCKWELL.

HRA. . . . Los carburos consolidados, acero delgado y en rara ocasión acero endurecido

 HRB. . . . Las aleaciones cobrizas, los aceros suaves, aleaciones de aluminio, hierros maleables, etc.

HRC. . . . Acero, hierro colado duro, casos de acero endurecido y otros materiales más duro que 100 HRB.

HRD. . . . Acero delgado, acero endurecido medio y hierro maleable perlitico .

• Método rápido y preciso, no necesita de operarios especializados.

• Huellas más pequeñas que el método Brinell.

• Inconveniente tiene que si el material no asienta perfectamente, las medidas resultan falseadas.La máquina del ensayo de

Rockwell mide la diferencia e y se expresa la dureza de la siguiente forma:

HRC = 100 – e

HRB = 130 – e

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ENSAYOS DINAMICOS DE DUREZA Presentan la ventaja de la rapidez, comodidad y utilidad, ya

que se pueden hacer en cualquier lugar por utilizar equipos portátiles. Por el contrario, su desventaja es la menor fiabilidad del ensayo. Los más utilizados: MÉTODO SHOREMÉTODO POLDI

Es un método de impacto que consiste en lanzar una bola de acero de 5mm de diámetro sobre una probeta del material objeto de medida, de manera que el impulso produzca una huella permanente.

H = dureza del material.Sp= superficie de la huella patrón.S= superficie de la huella en el

material.Hp= dureza de la probeta patrón.

pp HSS

H

Se basa en la reacción elástica del material sometido a la acción de un percusor que, después de chocar con la probeta a ensayar, rebota hasta una cierta altura. El nº de dureza HS se deduce de la altura alcanzada en el rebote.

hf

h0

CARACTERÍSTICAS DEL ENSAYO:

◦ No es de gran precisión, pero es muy rápido.

◦ El equipo es fácil de manejar, poco voluminoso y de coste reducido.

◦ Apenas produce deformación en la probeta (no deja huella).

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TRACCION OBJETIVO:

El objetivo del ensayo de tracción es determinar aspectos importantes de la resistencia y alargamiento de materiales, que pueden servir para el control de calidad, las especificaciones de los materiales y el cálculo de piezas sometidas a esfuerzos.

Es el esfuerzo q tiende a separar las partículas del material, las fuerzas que pueden hacer que una barra se estire se llaman fuerzas de tracción.Hace que se separen entre sí las distintas partículas que componen una pieza. Por ejemplo:

DETERMINACIÓN DE LAS PROPIEDADES MECÁNICAS DE LAS PROBETASa) Tensión de tracción (σ).- Se calcula a partir de la fuerza de tracción soportada por la probeta dividida por su

sección transversal.b) Límite elástico (σy).- Es la máxima tensión que el material es capaz de mantener sin desviación de la ley de

Hooke, es decir es una medida de su resistencia a la deformación elástica. Se expresa en fuerza por unidad de área, generalmente MPa.

c) Resistencia a la tracción (σmax).- Tensión máxima de tracción que ha soportado la probeta durante el ensayo.

d) Tensión de tracción a rotura (σR).- Tensión de tracción soportada por la probeta en el momento de su rotura.

e) Modulo de elasticidad o Módulo de Young.- Es la relación entre la tensión realizada y la deformación adquirida en el tramo lineal de la curva tensión-deformación (región elástica). Sus unidades son MPa o N/mm2. Se calcula mediante la tangente a la recta en el tramo lineal.

f) Alargamiento (Δl) y deformación (ε).- Δl es el incremento en longitud producido por la tensión de tracción y se expresa en unidades de longitud, usualmente milímetros. La deformación se define como Δl/l0, en donde l0 es la longitud original antes de aplicar la carga y no tiene unidades. A veces, la deformación se expresa como porcentaje. Generalmente se calculan tres tipos de deformaciones:

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COMPRESIÓN

En ensayo de compresión se realiza colocando una probeta cilíndrica o prismática entre los platos de una prensa.

Los materiales dúctiles y los materiales frágiles se comportan también diferentemente en los ensayos de compresión. En efecto, el

diagrama esfuerzos-deformaciones para los materiales frágiles tiene las mismas particularidades en un ensayo de compresión que en un ensayo de tracción.

Por el contrario, en los materiales dúctiles los resultados de un ensayo de compresión dependen considerablemente de las dimensiones de las probetas, pudiendo no alcanzarse la rotura a compresión en probetas poco esbeltas.

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MEC

AN

ICO

DIN

AM

ICO

RESILENCIA

FATIGA

ENSAYOS DESTRUCTIVOS MECÁNICOS - DINÁMICO

es la energía que absorbe una probeta por unidad de sección, antes de romperse.

es la capacidad que tiene un cuerpo de resistir esfuerzos repetitivos y variablesen magnitud y sentido.Para el análisis de las propiedades mecánicasde los materiales podemos utilizar tres tipos decargas diferentes: estáticas,dinamicas ,cíclicas.

Factores determinantes :Temperatura y Velocidad de aplicación de la carga

Cuando la carga sobre una pieza varía constantemente y a una relativa alta frecuencia o constituyente un cambio de esfuerzo de tensión con cada ciclo, la fuerza de fatiga del material debe ser sustituido por la tensión de ruptura en las formulas del diseño.

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ENSAYOS DESTRUCTIVOS TECNOLOGICO

se utilizan para comprobar si un material es útil o no para una aplicación en concreto, cuando por medio de los ensayos científicos no es posible realizar estas comprobaciones o resultan demasiado caras.

CONCLUSIONES

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1. El ensayo de dureza es uno de los más empleados en la selección y control de calidad de los metales. Intrínsecamente la dureza es una condición de la superficie del material y no representa ninguna propiedad fundamental de la materia.

2. El ensayo de tracción determina aspectos importantes de la resistencia y alargamiento de materiales, que pueden servir para el control de calidad, las especificaciones de los materiales y el cálculo de piezas sometidas a esfuerzos.

BIBLIOGRAFIA

20

Carlos Oliva Minilo “INSPECTOR DE SOLDADURA AWS QC1:2007” Instituto Chileno de Soldadura

PAGINA WEB:

http://www.feandalucia.ccoo.es/docu/p5sd8427.pdf http://solysol.com.es/data/documents/Funciones=20de=20l

os=20Inspectores=20y=20Requisitos_2.pdf http://

campusvirtual.edu.uy/archivos/mecanica-general/soldadura/01%20El%20inspector%20de%20soldadura.pdf

GRACIAS….!

21CUSCO, DICIEMBRE 2014-II