ut nº2 propiedades de los materiales

8/18/2019 UT Nº2 Propiedades de Los Materiales

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MATERIALES NAVALESUT N° 2: PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

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UT N° 2

PROPIEDADES DE LOS

MATERIALESAPUNTES INTERNOS DE LA CATEDRA DE MATERIALES

NAVALES (02-1029)

El estudio de esta Unidad Temática debe completarse con la Unidad 1 delapunte Materiales Navales CEIT FRBA U4ATI del I ng. Nelson Nosigl ia

Ing. Daniel Radosta

Ultima revisión y ampliación Abril de 2016


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TECNICAS DE ENSAYOS DE LOS MATERIALES DE USO NAVAL.DIAGNOSTICOS.

Para comprender el tema es necesario responder a las siguientes tres preguntas:

PREGUNTA N° 1: ¿PARA QUE SE HACEN ENSAYOS Y BAJO QUECIRCUNSTANCIAS?

Es decir ¿Cual es el objetivo de los ensayos de materiales y su relación con la práctica de laIngeniería Naval?

PREGUNTA N° 2: ¿CUALES SON ESOS ENSAYOS?

Es decir dentro de la amplia gama de ensayos que existen en la técnica. ¿Cuáles son útiles y

aplicables a los materiales de uso naval? En otras palabras. ¿Cuáles son los TIPOS deensayos de uso naval?

PREGUNTA N° 3: ¿EN QUE CONSISTEN ESOS ENSAYOS Y CUAL ES EL VALORDE SUS RESULTAODS?

Es decir. ¿Cuáles son las TECNICAS para efectuarlos y cuáles son las conclusiones,DIAGNOSTICOS, que pueden obtenerse de dichos resultados?

A continuación las respuestas:

PREGUNTA N° 1: El objetivo de los ensayos de materiales es CONTROLAR YVERIFICAR las propiedades de los mismos en circunstancias de:

RECEPCIÓN DE MATERIALES: control y verificación de las propiedades de losmateriales seleccionados durante el proyecto. Período de construcción de los buques.

MANTENCION DE LAS PROPIEDADES: de los materiales a lo largo de su vida útil.Período de operación de los buques.

DETERMINACIÓN DE CAUSAS DE FALLAS: Pericias e inspecciones en las queintervienen materiales.

Surge aquí otra pregunta: ¿CUALES SON TODAS ESAS PROPIEDADES?

Propiedades de los materiales en general Propiedades más importantes a los finesde los materiales de uso naval

FISICAS MECANICASQUIMICAS RESISTENCIA A LA CORROSIONTECNOLOGICAS SOLDABILIDAD


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Las propiedades físicas no solo incluyen las propiedades mecánicas, sino también laseléctricas y magnéticas. Dentro de las propiedades tecnológicas hay otras de importancia alos fines de los materiales de uso naval como la COLABILIDAD y la

MAQUINABILIDAD (corte de viruta). Dentro de las propiedades mecánicas las másimportantes son:

PROPIEDADES MECANICAS ENSAYO RELACIONADORIGIDEZ - DEFORMABILIDAD YoungELASTICIDAD

TracciónPLASTICIDADMALEABILIDADDUCTILIDAD - FRAGILIDADRESISTENCIATENACIDAD ForjabilidadRESISTENCIA A LA FATIGA FatigaRESILIENCIA ChoqueDUREZA Dureza

El ensayo relacionado es aquel que permite cuantificar la/s propiedad/es. Los ensayos ennegrita son los más importantes a los fines de materiales de uso naval. A continuacióndefiniremos muy brevemente cada una de las propiedades mecánicas enumeradas en elcuadro anterior:

Rigidez: propiedad inversa de la deformabilidad. La rigidez (inicial) es la resistencia queofrece un material para comenzar a deformarse. Matemáticamente la rigidez se expresacomo la relación entre tensiones y deformaciones específicas. En el caso de alargamientosse la cuantifica por el módulo de Young [E = 1/α (deformabilidad) = σ/ϵ] o módulo deelasticidad longitudinal. Para los aceros en promedio E = 2.100.000 Kg/cm2 y obviamentees constante dentro del período elástico lineal de este material. En el caso de distorsiones larigidez se cuantifica por el módulo de elasticidad transversal (G = τ/γ) y para los aceros G =810.000 Kg/cm2.

Elasticidad: es la capacidad de un material para deformarse bajo la acción de una carga y

recuperar su longitud inicial una vez retirada la misma. La medida de la elasticidad es lamagnitud de la deformación específica del material dentro del período elástico.

Plasticidad: es la capacidad de un material para admitir un aumento de deformaciones permanentes sin aumento apreciable de la carga que lo solicita. De existir período defluencia, la medida de la plasticidad es la magnitud de la deformación específica en dicho período.


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Maleabilidad: la medida de la maleabilidad es la magnitud de la tensión que se requiere para que un material alcance las deformaciones permanentes, es decir, entre en el período plástico (de existir período de fluencia este queda incluido dentro del período plástico).

Ductilidad: propiedad inversa de la fragilidad. La medida de la ductilidad es la magnitudde la deformación específica del material dentro del período plástico (de existir período defluencia este queda incluido dentro del período plástico).

Resistencia: (se entiende siempre como resistencia a la rotura) la medida de la resistenciaes la magnitud de la tensión que se requiere para que un material rompa. El cuadrosiguiente ubica a los aceros navales en la escala de resistencia de los materiales de usoindustrial.

Tenacidad: es la capacidad de un material para absorber energía en el período plástico sinromperse.

Resistencia a la fatiga: es la resistencia de un material sometido a una carga oscilante deun gran número de ciclos (tendiente a infinito).

Resiliencia: es la capacidad de un material para absorber energía en el período elástico.

Dureza: es la resistencia de un material a ser penetrado, la resistencia a la penetración noes coincidente con la resistencia al rayado. La resistencia a la penetración si guarda relacióndirecta con la resistencia al desgaste por erosión y abrasión. En la escala de dureza elmaterial más duro es el diamante y material menos duro es el talco.


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El gráfico siguiente indica las propiedades que permite cuantificar el ensayo de tracción,excepto la rigidez (se grafica el caso de un material con período de fluencia).

Para un mismo material todas las propiedades enumeradas se modifican con laTEMPERATURA y la VELOCIDAD DE APLICACION DE LAS CARGAS, el siguientecuadro muestra una clasificación de las cargas en función de la velocidad de aplicación delas mismas:

CARGAS

ESTATICAS O CUASIESTATICAS (ensayo de tracción)

DINAMICAS

LINEALES cargas de choque o de impacto. Tenacidad

CICLICAS OSCILANTES gran amplitud y bajafrecuencia. Resistencia a la fatiga VIBRACIONES pequeña amplitudy alta frecuencia. Resiliencia

En negrita se indica la propiedad más importante que debe poseer un material para resistirel tipo de carga aplicada. Algunas propiedades de los materiales se encuentran asociadas, por ejemplo en el caso de las aleaciones metálicas en general se cumple que: “A mayorresistencia, mayor fragilidad y mayor dureza.”

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PREGUNTA N° 2: Los ensayos de aplicación a los materiales de uso naval son de dostipos: DESTRUCTIVOS y NO DESTRUCTIVOS.

Los ensayos destructivos están relacionados directamente con las propiedades mecánicas(excepto rigidez - deformabilidad) y se los denomina destructivos porque se efectúan sobre


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probetas o muestras extraídas del material a ensayar que se rompen o dañanirreversiblemente durante el ensayo.

Los ensayos no destructivos están indirectamente relacionados con las propiedadesmecánicas, pero directamente relacionados con las heterogeneidades superficiales, sub-superficiales o internas de los materiales que si comprometen o afectan determinadas propiedades, como por ejemplo la resistencia a la fatiga. Se los denomina no destructivos porque pueden efectuarse sobre las piezas terminadas sin que estas se vean afectadas por lastécnicas de este tipo de ensayos. Las heterogeneidades de las que estamos hablando sonmacroscópicas, pero por ser internas o por su reducido tamaño, no pueden ser apreciadas asimple vista.

Hay un tercer tipo de de ensayos o PRUEBAS ESPECIALES, también de característica no

destructivos y de particular aplicación en la construcción y reparación naval, prueba que seefectúan con el objeto de controlar y verificar propiedades específicas de conjuntos de piezas y sistemas completos.

El cuadro siguiente enumera los principales tipos de ensayos a realizar sobre materiales deuso naval:

ENSAYOS DESTRUCTIVOS

DUREZATRACCIONCHOQUEFLUENCIA EN CALIENTE

DESGARREPLEGADOFATIGA

ENSAYOS NO DESTRUCTIVOSRADIOGRAF AS, RX y Rγ (ya no se usan) PARTICULAS MAGNETICASULTRASONIDOLIQUIDOS PENETRANTES

PRUEBAS ESPECIALES

MEDICIÓN DE ESPESORES (Ultra sonido)PRESION Y ESTANQUEIDADCAIDA (para anclas)SOBRECARGAS ESTATICAS Y DINAMICASESTADO TENSIONAL

Las pruebas especiales más importantes son las de presión y estanqueidad. El alumno debeestudiarlas del apunte “PRUEBAS DE ESTANQUEIDAD EN LA CONSTRUCCION YREPARACION DE LOS BUQUES.”

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PREGUNTA N° 3: El requisito fundamental de toda técnica de ensayo es que este debe ser NORMALIZADO, caso contrario los resultados no pueden ser comparados con patronesuniversales. Las probetas, el procedimiento, las máquinas, las constantes (parámetros del

ensayo), el modo de informar los resultados, etc. deben ser normalizados y el operadorcalificado. En general los registros de clasificación navales avalan estas normas para laejecución de los ensayos que exigen.

Las dos características de los materiales que definen todas sus propiedades son laCOMPOSICION QUIMICA Y LA ESTRUCTURA METALOGRAFICA.

Los procesos de fabricación de materiales, en términos generales, pueden asegurar en muy buena medida la composición química porcentual y la también la estructura metalográfica, pero más difícil de asegurar es la homogeneidad de ambas características en la totalidad de

los productos comerciales que se expenden, con los ensayos se pretende aumentar elmargen de seguridad en este sentido.

En un ensayo en particular, la composición química porcentual y la estructurametalográfica son constantes junto a otros parámetros fijos como la temperatura, el tipo yvelocidad de las cargas aplicadas, etc.

Si necesito calcular la potencia de un martinete para estampado en frio, debo recurrir a unensayo de embutido profundo del material a estampar, los resultados de un ensayo detracción de poco o nada me servirían, debido a las elevadas velocidades en el estampado.

Las técnicas específicas de ejecución de los ensayos deben ser perfectamente conocidas porel OPERADOR, mientras que el INGENIERO NAVAL debe saber:

LEER EL ENSAYOINTERPRETAR LOS RESULTADOSEMITIR EL DIAGNOSTICO

Por lo tanto el conocimiento de las técnicas de ensayos para el Ingeniero Naval puedelimitarse a un grupo reducido de conceptos básicos:

1 PROPIEDADES QUE PUEDEN CUANTIFICARSE CON EL ENSAYO2 AMBITO Y RANGO DE APLICACIÓN DEL ENSAYO3 PARAMETROS FUNDAMENTALES DEL ENSAYO4 CONOCIMIENTO GENERAL DEL PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO5 RESULTADOS QUE SUMINISTRA EL ENSAYO6 VALORES ACEPTABLES DE COMPARACIÓN


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El 70 % de las propiedades mecánicas del cuadro de la página 3 pueden cuantificarse consolo tres ensayos destructivos que son: TRACCION, CHOQUE Y DUREZA.

Hemos incluido el ensayo de dureza que no tiene interés en aplicaciones estructurales, peroes el ensayo más importante en aplicaciones mecánicas, además de ser complementario delensayo de tracción, permite determinar la presencia de tratamientos térmicos.

La rigidez de un material se determina mediante el ensayo de Young. Y es prácticamenteconstante para todos los aceros.

La tenacidad tiene interés en los procesos de conformación plástica de piezas en frio o encaliente, las piezas mecánicas y estructurales del buque no se dimensionan para trabajar enel período plástico, pero en los astilleros si hay procesos de conformación plástica en friode piezas estructurales: ROLADO de pantoques y CURVADO de perfiles.

La resistencia a la fatiga tiene interés en aplicaciones mecánicas y cuando se trata de piezassometidas a cargas oscilantes de elevada frecuencia (elevadas rpm).

La resistencia a la corrosión esta directamente ligada a la composición química del materialy a la homogeneidad de dicha composición química.

La soldabilidad está directamente relacionada con la composición química. Para acerosordinarios navales para cascos de “grado” 24 y 27, el R.I.N.A. establece C + Mn/6 < 0,4%. Pero la resistencia de las soldaduras y los efectos colaterales por calentamiento sobre el

material base (Z.A.C.) (zona afectada por el calor) hacen que otros dos ensayos destructivossobre los materiales de uso naval sean de real importancia: PLEGADO y DESGARRE.

“grado” n = grado = cantidad de granos / pulg2 (visto con 100 aumentos) que posee elacero naval. Siendo n = 2N-1; donde: N es el TAMAÑO DE GRANO, para grados 24 y 27 N se encuentra entre 5 y 6.

En cuanto a los ensayos no destructivos, la homogeneidad de la composición química porcentual y de la estructura metalográfica en los materiales recepcionados, quedaasegurada con procesos de fabricación CONTROLADOS y CALIFICADOS pero no así lassoldaduras que se efectúan en el astillero. En el caso de buques mercantes donde solo haysistema de CONTROL DE CALIDAD, la radiografía (RX) es suficiente ensayo, en el casode GARANTÍAS DE CALIDAD, son necesarios además US y PM. El US, PM y LP tieneninterés en aplicaciones mecánicas cualquiera sea el sistema de calidad.

En resumen los ensayos de mayor interés a aplicar en materiales de uso naval son:


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TRACCION PARTESESTRUCTURALES YPIEZAS MECANICAS

CHOQUEDUREZA

PLEGADOSOLDADURASDESGARRE

RADIOGRAFIAS(RX)

Veremos cada uno de los seis puntos de cuadro de la página 7, aplicados sobre los ensayosdel cuadro anterior.

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ENSAYO DE TRACCION1) Propiedades que pueden cuantificarse con el ensayo

Ver tabla de página 3

2) Ámbito y rango de aplicación del ensayo.

Es un ensayo de laboratorio. Es aplicable a todo tipo de materiales metálicos ferrosos y noferrosos y también es aplicable a materiales no metálicos, polímeros y maderas porejemplo. A continuación se muestran diagramas de tracción típicos de diferentes materiales.

3) Parámetros fundamentales del ensayo.

Temperatura: el ensayo de tracción puede efectuarse en frío, es decir a temperaturaambiente o efectuarse a temperaturas entre 350 °C y 450 °C en el caso de los aceros.


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Tipo de carga: cuasi-estática.

Velocidad de la carga: 5 x 10-5 m/seg (acero) hasta 0,5 m/seg en otros materiales.

Probeta: En el ensayo de tracción en materiales para uso mecánico se utiliza una probetaCILINDRICA. En el ensayo de tracción en materiales para uso naval (estructuras) se utilizauna probeta PLANA norma SAE J416b. La probeta debe obtenerse en el sentido perpendicular al último laminado de la chapa.


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4) Conocimiento general del procedimiento del ensayo.

Verificación de las dimensiones y terminación de bordes de la probeta según norma. Se

anotan las dimensiones (b) y (e), siendo (b) el ancho de la probeta y (e) el espesor de la probeta, medidos ambos en la zona donde se producirá la rotura.

Cálculo de la dimensión (li) y marcado de la probeta. (li) = 5,65 (Ai)1/2; siendo: (Ai) = b x e

Calibración de la máquina y fijación de la probeta.

Aplicación de la carga, lectura de la carga de fluencia (F fl) y a continuación lectura de lacarga de rotura (FR ) por medio de la aguja de arrastre.

Se retiran las partes de la máquina comprobando que la probeta haya roto dentro del tercio

central de (li), compruébese también el aumento de temperatura en zona de la rotura.Se retira de la Máquina el gráfico Garga - Deformación. Observar el inicio del gráfico.

Se mide el alargamiento total (lf ).

Se calcula la sección final (Af ) midiendo el ancho y el espesor de la probeta en la fractura.

5) Resultados que suministra el ensayo.

RESULTADO Denominación Fórmula de cálculo Valores aceptables decomparación (*)

σR Tensión de rotura (FR ) / (Ai) 400 - 490 N/mm2 σfl Tensión de fluencia (Ffl) / (Ai) 235 N/mm

2

ϵ Alargamiento específico [(lf ) - (li)] / (li) x 100 22 %ψ Estricción [(Ai) - (Af )] / (Ai) x 100 ~ 58 %

6) valores aceptables de comparación.

Ver el cuadro anterior. (*) Corresponden a aceros ordinarios navales para cascos de grado24 según el R.I.N.A.

Observar la fractura de la probeta. Dibujar el gráfico Tensión – Alargamiento específico.

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ENSAYO DE CHOQUE

1) Propiedades que pueden cuantificarse con el ensayo

Resiliencia.


Es un ensayo de laboratorio. Es aplicable a materiales metálicos ferrosos y no ferrosos.


Métodos de ensayo: existen dos métodos de ensayo, CHARPY (europeo) e IZOD(americano) en este apunte solo haremos referencia al método Charpy, a título ilustrativo enla figura siguiente se indica la probeta Izod:

Temperatura: por lo general se pide realizar el ensayo a una o a varias temperaturas, porejemplo el RINA lo exige para 0, -20 y -40 °C.

Tipo de carga: dinámica lineal (choque). La carga de choque la proporciona un péndulo deradio (R) y peso (P).

Velocidad de la carga: 4,5 a 6,7 m/seg en el momento del impacto. Recomendado entre 5,0y 5,5 m/seg

Probetas: en el método Charpy la probeta puede ser con entalla en “V” o con entalla en

“U”, se la apoya simplemente y el impacto lo recibe del lado contrario a la entalla. Las probetas son normalizadas y llevadas a sus dimensiones finales mediante mecanizado, porlo general se ensayan seis probetas para cada temperatura, tres obtenidas en el sentidotransversal al último laminado de la chapa y tres obtenidas en el sentido longitudinal. Secalcula luego la media aritmética, de los valores obtenidos en el ensayo, entre las tres probetas de cada grupo.


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Calibrar la máquina en vacío. La resistencia por ficción en el eje y por el aire debe estar enel orden del 0,4 %.

Verificar las dimensiones de la probeta y calcular la sección (A i) de la misma encoincidencia con la entalla.

Apoyar la probeta, leer la altura (hi) (o el ángulo αi) y dejar caer el péndulo.

Leer la altura (hf ) (o el ángulo αf )

Retirar las partes de la probeta, puede suceder que la rotura no se produzca totalmente y las partes de la probeta queden ligeramente unidas.


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RESULTADO Unidad Fórmulas de cálculo Valores aceptables de

comparación (*)

Resiliencia Joule/cm2P (hi – hf ) x 9,8 / Ai

óPR (cos αf - cos αi) x 9,8 / AiCon (P) en Kgf, (R), (hi) y (hf ) en metros y

(Ai) en cm2

Para temperaturas de 0, -20 y-40 °C

Charpy “V” Trans. 20 Joules Charpy “V” Long. 27 Joules


Ver el cuadro anterior. (*) Corresponden a aceros ordinarios navales para cascos de grado24 y 27según el R.I.N.A. Cuando se especifica la probeta la resiliencia puede expresarse

directamente en Joules. (1 Joule = 0,102 Kg masa x metro)

Observar la fractura de la probeta y dibujar.

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ENSAYO DE DUREZA


La resistencia a la penetración permite:

a)

Determinar características de maquinado y las herramientas a utilizar. b) Determinar los efectos de tratamientos térmicos (penetración de temple y

endurecimiento por pre-precipitación).c) Estimar la vida útil de piezas sometidas a desgaste abrasivo o erosivo.d) Estimar la resistencia de un material.


Los métodos destructivos son de laboratorio los métodos no destructivos son para obra ytaller. Son aplicables a todo tipo de materiales metálicos y no metálicos.


Métodos: Hay tres métodos destructivos importantes, BRINELL, ROCKWELL yVICKERS, hay un método no destructivo importante, el método SHORE utilizado también para materiales no metálicos.

Temperatura: ambiente


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Tipo de carga: cuasi-estática

METODO BRINELL: HB = P / S

Siendo (HB) la dureza Brinell en (Kgf/mm2), (P) la carga aplicada en (Kgf) y (S) lasuperficie de la impronta en (mm2), donde S = πD [D – (D2 – d2)1/2] /2

El método Brinell es aplicable hasta durezas de 400 Kgf/mm2. La carga (P) a aplicar secalcula de acuerdo a la tabla siguiente.

e(mm)

D(mm)

P (Kgf)30D2 10D2 5D2 2,5D2

> 610

Acero

Fundición yFundiciónmaleable

Aleaciones de Al y

AlMg bronce y

latón

Latón fundido y

Zinc

Aluminio y

plomo3 a 6 52 a 3 2,5

Tiempo de aplicación de la cargamáxima

15 a 30 seg. 50 a 60 seg. 85 a 90 seg. 120 seg.

(e) es el espesor de la pieza. (D) es el diámetro de la bolilla. (d) es el diámetro de laimpronta. En el método Brinell no se utilizan bolillas menores a 2,5 mm. Duración total delensayo 3 minutos.

METODO ROCKWELL:

Dentro de este método hay varias escalas a utilizar según la dureza del material a ensayar yen consecuencia de la punta a emplear, las tres escalas más importantes son:

ESCALAS ROCKWELL PUNTA CARGA PRINCIPAL (Kgf) APLICACION“C” Cónica, diamante, 120° 140 HB > 400 Kgf/mm2 “B” Bolilla, acero, D = 1,58 mm. 90 HB 50 a 130 Kgf/mm2 “H” Bolilla, acero, D = 3,2 mm. 50 HB < 50 Kgf/mm2


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La carga previa en todas las escalas indicadas es: 10 Kgf. Duración total del ensayo 30 seg.

El método Rockwell “C” si bien permite medir durezas mayores a 400 Kgf/mm2, en aceros

templados solo permite medir durezas en capas mayores a 0,5 mm. de espesor.

METODO VICKERS: HV = P / S

Siendo (HV) la dureza Vickers en (Kgf/mm2), (P) es la carga aplicada en (Kgf) se utilizan preferentemente cargas de 10, 30 y 60 Kg. y (S) es la superficie de la impronta en (mm2)que en este caso vale: S = D2 / 1,854 siendo (D) la media aritmética de las diagonales de laimpronta en (mm) ya que se utiliza como punta una pirámide cuadrangular invertida dediamante industrial y ángulo 136°.

El método Vickers permite medir durezas mayores a 400 Kgf/mm2 y en aceros templados, permite medir durezas en capas menores a 0,5 mm. de espesor.


METODO BRINELL:Mediante una bolilla metálica se aplica la carga que va aumentando gradualmente, cuandollega a su valor máximo se mantiene la carga durante el tiempo estipulado que se indica latabla.

Se mide (d) el diámetro de la impronta dejado por la bolilla y se calcula (S).


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Luego se calcula (HB), los valores así obtenidos solo son válidos si se verifica que: e > 2dy 0,7 D > d > 0,2 D. La distancia entre centros de improntas y entre centros de improntas yel borde de la pieza debe ser como mínimo 4d.

METODO ROCKWELL:

Se aplica la carga previa y a continuación la carga principal la máquina mide la profundidad (i) de la impronta con un sistema propio y la indica como el valor de la durezaRockwell.

METODO VICKERS:

Se utiliza la misma máquina que para el método Rockwell. En una medición correcta de ladureza Vickers, la máquina debe indicar una profundidad (i) de la impronta igual a 1/7 D.

La distancia entre aristas de improntas y entre aristas de improntas y el borde de la piezadebe ser como mínimo 3D.


La dureza Brinell (HB)

La dureza Rockwell “C” (R C)

La dureza Vickers (HV)

6) valores aceptables de comparación.125 HB, 22,5 R C, 125 HV y 19,25 SH

Corresponden a aceros ordinarios navales para cascos de grado 24 y 27según el R.I.N.A.Podemos comprobar que si en promedio para estos aceros σR = 450 N/mm2 = 45 Kgf/mm2,ver tabla de página 11. Resulta: σR / k = HB siendo (k) la constante de comparación, que para los aceros al carbono vale 0,36.

También podemos comprobar la equivalencia entra la dureza Brinell y Rockwell “C”mediante la siguiente expresión: R C = 0,1 HB + 10

La dureza Brinell y la dureza Vickers son equivalentes hasta 250 Kgf/mm2, luego las HVson superiores.

También podemos comprobar la equivalencia entra la dureza Brinell y Shore mediante lasiguiente expresión: SH = 0,1298 HB + 3,2903

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ENSAYO DE PLEGADO


Ductilidad.


Es un ensayo de laboratorio. Se aplica a aceros laminados y forjados y para probetas desoldadura. Este ensayo se exige para todos los aceros navales.


Este ensayo se realiza a temperatura ambiente. La probeta se extrae en el sentidotransversal al último laminado de la chapa. El ancho de la probeta es igual al espesor de lachapa, para espesores de chapa menores a 25 mm el ancho de la probeta es 25 mm. No semecanizan las caras de la probeta, los bordes pueden redondearse con un radio no mayor a0,1 del espesor.


Se realiza el plegado por presión continua en una máquina hasta que las caras de la probetaqueden paralelas y separadas internamente un espesor, ver la figura siguiente:


Una vez efectuado el plegado, no deben observarse fisuras ni escamas en la zonaconformada plásticamente en frio (ambos lados respectivamente), esto puede comprobarsemediante líquidos penetrantes.

Cuando se trata de probetas de soldadura, una vez radiografiadas, se extrae la probeta parael ensayo de plegado, de manera que la zona de conformación plástica en frío secorresponda con la soldadura, todo el procedimiento es igual al explicado anteriormente.


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ENSAYO DE DESGARRE

(O rotura laminar)

1) Propiedades que pueden cuantificarse con el ensayoTodas las propiedades que pueden cuantificarse con un ensayo de tracción ordinario (vertabla de página 3). En este caso el ensayo es en el sentido del espesor de la chapa o del tuboestructural (eje z). Pero la principal propiedad a cuantificar en este ensayo es la ductilidaddel material en el sentido del espesor.


Es un ensayo de laboratorio. Se aplica a chapas gruesas y tubos que van a ser utilizados enestructuras con importante grado de rigidez, es decir, van a hacer afectadas por importantes

tensiones térmicas debido al aporte de calor de las soldaduras.


Este ensayo tiene los mismos parámetros fundamentales y constantes que un ensayo detracción ordinario como el que ya hemos descripto en la página 9.


Se extrae una muestra de la chapa o del tubo a ensayar y se sueldan de ambas caras y paralelos al eje (z), dos cilindros de acero de dimensiones tal que permitan luego mecanizar

la probeta de tracción (cilíndrica) para aceros de uso mecánico. La zona central de la probeta se ataca con nital al 5% durante 15 seg. para diferenciar la zona de la chapa o deltubo a ensayar. Ver la figura siguiente:


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El resultado fundamental de este ensayo es la ESTRICCION, se ha demostrado que es la

característica que mejor mide la ductilidad en el espesor de las chapas y tubos. Cuantomayor es la estricción mayor es la ductilidad en el sentido del eje (z).

Ψz = [(Ai) - (Af )] / (Ai) x 100

El azufre, el silicio y el aluminio disminuyen la Ψz.

Con el aumento del espesor de la chapa o del tubo disminuye Ψz.

El tamaño de grano no afecta la Ψz.6) valores aceptables de comparación.

Ψz (%) Riesgo de desgarre< 10 Riesgo con baja rigidez estructural

10 a 15 Riesgo con mediana rigidez estructural 15 a 25 Riesgo con alta rigidez estructural

> 25 Sin riesgo de desgarre en cualquier tipo de unión ______________________

RADIOGRAFIAS (RX)


Se cuantifica la falta o presencia de heterogeneidades internas macroscópicas en el materialy se determina si la cantidad, calidad, tamaño y distribución de estas heterogeneidadesafectan o no, propiedades tales como la resistencia a la fatiga y la tenacidad.



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Es un ensayo de obra y taller, pero el revelado de las placas se hace en laboratorio.


La figura siguiente muestra el tubo de Coolidge, fuente de emisión de rayos ”X” o rayosRoetngen. En estos tubos el 1% de la energía eléctrica se transforma en RX (fotones), el 99% restante se transforma en calor.

Los rayos “X” son radiaciones electromagnéticas de longitudes de onda menores a unAngstrom (10-8cm.) por tanto atraviesan los materiales con facilidad y además tienen la particularidad de ennegrecer las películas fotográficas luego del proceso de revelado de lasmismas. Pero también atraviesan el cuerpo humano y representan un grave peligro para lasalud.

Los parámetros fundamentales son:

DIFERENCIA DE POTENCIAL DE LA FUENTE DE ALTA TENSION (KeV) o (MeV)INTENSIDAD DE CORRIENTE (mA)TIEMPO DE EMISION (seg.)

A mayor diferencia de potencial mayor energía del haz, menor longitud de onda y por lotanto mayor penetración.

Si se aumenta la intensidad de corriente aumenta el flujo de fotones y se puede disminuir el

tiempo de exposición.

El tiempo de exposición tiene un límite, es el tiempo máximo que el tubo puede emitir RXa una determinada diferencia de potencial e intensidad de corriente sin dañarse, ni dañar alser humano.

I = I0 e-µx


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Siendo: (I) la intensidad (de luz) del haz en el material, es la medida del grado deennegrecimiento de la película, (I0) la intensidad (de luz) del haz emitido, (µ) el coeficientede absorción lineal del material, (x) el espesor de la pieza.

(µ) depende del material y de la energía del haz, para el hierro con 0,1 MeV (o sea 100KeV de diferencia de potencial) µ= 0,293 mm-1 estos valores son aceptables pararadiografiar piezas de acero de x < 15 mm. (µ) disminuye con el aumento de la energía enun mismo material y aumenta con el número atómico de los materiales a igualdad deenergía del haz. El aluminio tiene el valor más bajo y el plomo el más alto.


La fuente debe ser lo más puntual posible y la radiación debe ser normal a la pieza y a la placa. La distancia (d) debe ser la mayor posible. La distancia (t) debe ser la menor posible,obviamente tmím.= x; se aconseja d/t > 7.


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APLICACION ICI = (ø / x) 100Calderas y recipientes a presión 2%Soldaduras de cascos de buques 4%

Siendo (ICI) la sensibilidad, calidad de imagen de la placa en (%); (ø) menor diámetro dealambres o de agujeros observables en (mm).


Placa radiográfica.


Los diagnósticos con radiografías se hacen sobre la base de normas específicas para cadacaso: estructuras, recipientes a presión, etc. Los patrones de evaluación de radiografías desoldaduras de cascos de buques se verán en la materia específica soldadura.

EFECTO Y CONTROL DE LA RADIACIÓN: En el caso de los buques las radiografíasson tomadas en los distintos sectores de los astilleros, talleres, gradas, muelles, a flote, conequipo móvil, estas tareas se realizan fuera del horario de trabajo normal del personal ajenoa los ensayos en los distintos sectores. El operador debe vestir delantal con lámina de plomo de por lo menos 0,25mm de espesor, ubicarse siempre fuera del campo del hazdirecto, a una distancia mínima de 2 m. del tubo y debe portar equipo de dosimetría personal. La dosis máxima permisible ocupacional (para operadores) en médula ósea ygenitales (hombres) es 3 REM/año. (Roetngen Equivalent Man) en el caso de público(pacientes y personas ajenas al ensayo) es 0,3 REM/año.

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ut nº2 propiedades de los materiales

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