martes, 3 de octubre de 2023

Propiedades Mecánicas- Ensayo de Impacto

 Cuando estamos en el laboratorio y realizamos pruebas a materiales, por lo general las realizamos en condiciones normales, un ejemplo temperatura ambiente, el equipo nos da los resultados y reportamos esos valores. Pero ¿Que sucede si las condiciones varian? ¿Pueden los resultados de un ensayo de tracción ser válidos para condiciones ambientales extremas? Empecemos por esta última las condiciones extremas, sabemos que los datos del ensayo de tracción permiten conocer la deformación en % de un material, pero esos datos en materiales sometidos a altas temperaturas pueden no ser validos ya que las condiciones ambientales cambian y se necesitaria de otro tipo de ensayo para determinar el tiempo de vida útil de ese material en altas temperaturas.

¿Que sucede en el caso contrario? Bajas temperaturas, ahí todo cambia y para nosotros los ingenieros necesitamos establecer cuanta "energia" es capaz de absorver el material antes de que ocurra una fractura catastrófica, estamos buscando un material que en condiciones de frío extremo su fractura sea lo mas dúctil posible ya que eso significa que el material esta absorbiendo la energía del impacto. 

  La norma ASTM E23 nos permite establecer un procedimiento por medio del cual estimar la cantidad de energía que absorve un metal y su tipo de fractura, de tal manera que con esos datos diseñar aleaciones resistentes a las bajas temparaturas.

Las muestras pueden ser de 2 tipos, la de Charpy que mide 55 mm y 10 mm espesor con una entalla en forma de V justo en la mitad y la otra es la probeta IZOD que tiene una longitud de 75 mm y una entalla ubicada a 28 mm. La diferencia entre ellas además de las dimensiones esta en la ubicación del ella en el equipo la primera se realiza acostada en el portamuestra y la segunda se hace parada. 

El efecto de la entalla radica en que esa es la zona en la que el material va a fracturar.

Consideraciones importantes a tener en cuenta

1. La temperatura de la muestra. En este ensayo las muestras deben estar a diferentes temperaturas ya que así se puede obtener un gráfico que muestra la variación de la energia absorvida en función de la temparatura (curva "S")

2. Entrenamiento. Se debe tener habilidades para este tipo de ensayo porque las muestras están a una temperatura baja y el transito desde ahí al porta muestra del equipo debe ser lo más rápido posible para evitar que el material aumente su temperatura.

3. Fuentes Bibliográficas. Los resultados del ensayo deben ir acompañado por conocimiento teórico de tal manera que una vez obtenida la data se puedan considerar las conclusiones y recomendaciones para ese material. No se quede solo con el valor obtenido del equipo debe investigar el material, su composición, sus elementos aleantes, su tamaño de grano porque todo esta relacionado con la apariencia de la fractura obtenida despues de la prueba.


miércoles, 27 de septiembre de 2023

Librosz.es un portal de ayuda a los estudiantes de metalurgia


Hola amigos el dia de hoy quiero agradecer a la reseña de mi libro en el portal librosz.es, les dejo el link para que consulten los otros autores que hay en el campo de la metalurgia  (https://librosz.es/generos/libros-sobre-metalurgia/) 
El apoyo de ustedes a la difusión de estos libros de diferentes colegas permite que el conocimiento se transmita y eso es sumamente importante ya que puede pasar de generación en generación de estudiantes en formación.


 

sábado, 23 de septiembre de 2023

Macroataque

 El macroataque es un procedimiento de inspección que permite revelar aspectos de calidad y estructura de un metal a simple vista o con una baja magnificación. 

Fig. 1 Macroestructura de una pieza fundida. Foto: Keyvanlou Hassan

El macroataque es ampliamente utilizado para inspeccionar, barras, forjados, fundiciones, soldaduras y otros productos. Hace unos años estuve en una inspección de soldaduras en forma de T las cuales se les quería ver si el procedimiento de soldadura habia sido satisfactorio esto queria decir que la penetración había sido completa, en ese sentido se tomaba una muestra del perfil y despues de pasarla por lija 80, se procedia a atacar con Nital al 5%, eso inmediatamente revelaba todo el cordon de soldadura y luego se observaba para identificar si la pieza no tenia, grietas, porosidad o falta de fusión.
En las acerias se hacia un procedimiento para ver las inclusiones en los lingotes, se aplicaba un reactivo y se inspeccionaba el centro del lingote ya que este por lo general tenia la mayor acumulación de inclusiones.
La norma ASTM E 381 ofrece los criterios para aceptación o rechazo de lingotes de aceros que presenten segregaciones.
La figura 1 muestra el macro ataque que se le realizó a esta pieza fundida, no vamos a detenernos en el tipo de material, composición química etc., quiero que vean la forma y distribución de los granos, en la parte superior se aprecia granos pequeños diseminados que a medida va descendiendo estos van incrementando su tamaño, fíjense en los bordes como se alargan los granos, esto es un indicativo de que los granos en su crecimiento "perseguían el liquido remanente" que iba quedando en el molde, en el centro tenemos granos grandes y si trasamos una linea imaginaria que corte horizontalmente se puede observar como fue la lucha por ese último liquido remanente en el centro.
Como consideración final para un estudiante de metalografía que tenga un tipo de muestra como esta puede obtener de ella muchisima información por ejemplo, el efecto del espesor de la pieza en la macroestructura, si en la fundición se utilizó refinadores de grano, el diseño de la pieza misma entre muchas cosas más que ustedes pueden evaluar.

lunes, 11 de septiembre de 2023

Aleaciones de Aluminio (Bronce Aluminio)

 Hola amigos y bienvenidos otra vez a este espacio dedicado a la educación técnica en metalurgia, hoy les traigo una serie de fotografias de una solución sólida de átomos de aluminio en una matriz de cobre que comunmente se denomina bronces al aluminio.

Las aleaciones comerciales de este par varian dependiendo de lo que se desee obtener como fase final, las hay de 2 tipos; monofásicas con un % de Al no mayor al 4 % y las bifásicas en la cual el rango de Al no supera entre el 7 al 11% de la aleación.

Las aleaciones monofásicas en el miscroscopio se presentaran como una sola fase que se proyecta por todo el campo visual del equipo mientas que las bifásicas mostraran dos tipos de estructuras. Para ver con detalle dichas estructuras observemos esta fotografía que publica el ingeniero Farshad Ghadimi de un bronce aluminio en condición de colada y atacada con un reactivo compuesto de 1 gr FeCl3, 10 ml HCl y 100 ml H2O

Bronce Aluminio as Cast. Fuente: Ghadimi, F

En la imagen se puede apreciar la fase alfa (clara) y la mezcla eutectoide conformada por fase alfa y un compueto intermediario gamma, lo interesante de este tipo de bronces es su capacidad para mejorar sus propiedades mecánicas a traves del temple y revenido obteniendose una microestructura similar a la martensita del acero.
                                                 Bronce Aluminio as Cast. Fuente: Ghadimi, F

Si aumentamos más la imagen se puede observar párticulas de 2 fase diseminadas en la estructura o formando racimos, estas párticulas le agregan más resistencia a la aleación o para refinar el grano y eliminar las estructuras dendríticas que se consiguen cuando un metal es fundido y enfriado.


sábado, 9 de septiembre de 2023

Propiedades Mecánicas-Ensayo de tracción

 Hola amigos bienvenidos de nuevo a este blog, hoy les voy a hablar de uno de mis ensayos favoritos y del cual tengo muchos recuerdos agradables cuando fuí analista de laboratorio metalúrgico, el ensayo de tracción.

El ensayo mide propiedades del material a temperatura ambiente, de tal manera que los resultados (esfuerzo y deformación) son solo válidos para estas condiciones, si el material pasa a estar a diferentes temperaturas se debe recurrir a otros ensayos más específicos y del cual hablaremos más adelante.

Lo primero que uno debe entender es que este ensayo da información valiosa relacionada con un material pero para sacarle bien el jugo a la información obtenida debemos comprender algunos fundamentos del ensayo como por ejemplo:

1. Este ensayo aplica una carga establecida en el instrumento la cual es constante y a una velocidad establecida y constante (lo ideal es que la velocidad no sea muy rápida)

2. La carga aplicada puede variar según las especificaciones del equipo, del material a estudiar y de la experiencia del técnico.

3. Las probetas deben ser estandarizadas acorde con las normas ASTM E8 o equivalentes y recomendable por triplicado para efectos de tener un promedio de los resultados o si se debe repetir la prueba

4.Una vez obtenida la probeta se debe determinar la longitud inicial que por norma es 2 pulgadas y el área inicial (varía para probetas planas y cilindricas)

Imagínese que recibe una barra de acero de 1 pulgada de diametro y 20 cm de largo y se le pide determinar, el esfuerzo de fluencia, esfuerzo a la tracción, % de deformación y % de reducción de area. 

Lo primero es fabricar las probetas en este caso serían cilindricas ya que tenemos una barra, luego se mide el área y las 2 pulgadas de longitud inicial (Para determinar las 2 in. simplemente se mide la longitud completa de la probeta y de ahí el punto medio, luego se mide una pulgada hacia ambos lados del punto medio y listo)

Luego se procede al montaje de la muestra en el equipo y como se dijo anteriormente debe consultarse la carga aplicada y la velocidad de aplicación de dicha carga (actualmente hay maquinas de ensayos universales automatizadas que realizan esa función pero tambien hay equipos que aún hacen esas operaciones manualmente)

Las muestras deben estar bien sujetas al porta muestras y estas no deben deslizarse ya que pueden afectar la apariencia de la gráfica o los resultados del ensayo.

Al principio parece que el material no esta interactuando con la carga aplicada sin embargo, al cabo de un tiempo el cuello de la probeta empieza a reducirse y el material fractura. Algunos equipos te muestran en la pantalla la evolución del ensayo a través de la curva esfuerzo-deformación.

Terminado el ensayo se procede a extraer la muestra y se juntan para medir la longitud final recuerden que la longitud inicial son 2 in, por lo que si la probeta se alargó se procede a calcular el % de deformación. Tambien se puede observar la apariencia de la fractura, en algunas probetas muestran la típica forma de copa y cono.

 Si el equipo esta adaptado para darte la información de la carga en vez del esfuerzo con conocer el área inicial de la muestra se puede determinar el esfuerzo de fluencia, el esfuerzo máximo y el esfuerzo de ruptura. El esfuerzo de fluencia se puede determinar tambien gráficamente para ello se puede observar el punto en el que la linea recta con la cual inicia la prueba cambia a una curva, si esta no esta muy clara pueden calcular el 0,2% de la longitud calibrada  y el punto que de se proyecta una linea recta que corte la curva y ahí tendrán su punto de fluencia, con ese dato y el área calculan el esfuerzo.

El área final pueden calcularlo midiendo la variación del diámetro de la muestra después del ensayo.

Consideraciones finales que les puedo dar de este ensayo basado en mi experiencia esta que cada ensayo es único, las muestras pueden comportarse de manera diferentes, el espesor tiene una gran influencia en la apariencia de fractura y lo más importante para ustedes como estudiantes es la información obtenida, en algunas aplicaciones estructurales es sumamente importante conocer el esfuerzo de fluencia ya que las condiciones a las que se va a someter el material requieren que este se comporte de manera elástica por otro lado, un material que tenga un comportamiento plástico puede absorven mucha energía cuando esta sometido a esfurzo antes de fracturar.

El análisis de los resultados va a estar muy unido a las aplicaciones a las cuales el material estará sometido