Practica 2 Identificar Materiales POR Medio DE LA Chispa%2c LIMA Y IMÁN PDF

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IDENTIFICAR MATERIALES POR MEDIO DE LA CHISPA EN ESMERIL CON EL EMPLEO DE LA LIMA Y DEL IMÁN FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA METALÚRGICA SOLDADURA

RAFAEL LEONARDO PINZÓN ARIZA COD: 201311977 EDWIN GIOVANNY SÁNCHEZ LÓPEZ COD: 201320430 PAULA FERNANDA SOLANO MURCIA COD: 201410048

Presentado a: ARCENIO RINCÓN G. Ing. Metalúrgico, especialista en soldadura.

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA SEGUNDO SEMESTRE 2017

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Contenido pàg INTRODUCCIÓN……………………………………....……………………..………….3 1. OBJETIVOS.....................................................................................................................4 1.1.

OBJETIVO GENERAL.........................................................................................4

1.2.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS...............................................................................4

2. MARCO TEÓRICO..........................................................................................................5 2.1. MÉTODOS PARA LA IDENTIFICACIÓN DE ALGUNOS METALES………………………………………………………………………………….5 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4 3.

Prueba de virutas…………………………...……………………………………..5 Prueba de chispa……………………………..…………………………………...6 Prueba magnética…………………………………………………………………6 Prueba de dureza…………………………………………………………………..6

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL...........................................................................8

4. ANÁLISIS Y RESULTADOS............................................................................................9 4.1 PRUEBA MAGNÉTICA………………………………………………………......9 4.2 PRUEBA DE CHISPA ……………………………………………………….…11 4.3 PRUEBA DE DUREZA……………………………………………………….…15 5. ALCANCES Y LIMITACIONES ………………………………………………….. 17 6. CUESTIONARIO............................................................................................................17 7. CONCLUSIONES…………………………………………………………………….24 8. BIBLIOGRAFIA…………………………………………………..………………….25 INFOGRAFÍA.....................................................................................................................26

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INTRODUCCIÓN En las operaciones de producción y reparación, es esencial que el soldador sepa identificar los metal es con el objetivo de seleccionar los metales base y de aporte apropiados para el trabajo, al igual que el proceso de soldadura más conveniente para determinados trabajos. A través de la experiencia se han desarrollado algunos métodos sencillos de prueba que le permiten a un individuo identificar correctamente muchos metales. 1 Quizás el método más obvio de identificar un metal es el simple examen de su color. Muchos de los metales que se utilizan comúnmente van desde colores plateados como el del aluminio a una color rojo o amarillo como el del cobre. Los aceros y hierros fundidos presentan, por lo general, colores que van de gris plateado a gris, en dependencia de algunos factores como el método de conformado del metal y el acabado que se le da a la superficie. Si el metal como tal se ha fracturado, entonces un examen cuidadoso de la estructura granular expuesta puede decir mucho acerca de ello. Por ejemplo, la estructura granular del hierro fundido blanco es generalmente gruesa y plateada en apariencia, mientras que la estructura del hierro fundido gris es normalmente más fina y se caracteriza por una apariencia gris opaca. El ensayo de chispa es un método sencillo para determinar los principales componentes de una muestra de acero al carbono o acero aleado. El método también puede proporcionar información sobre el tratamiento térmico al que fue sometida la muestra tales como el recocido o endurecimiento. El desprendimiento de virutas se efectúa por el roce de la piedra esmeril o disco de pulir con el acero o muestra a analizar, y da como resultado un calentamiento de las partículas, que son arrojadas a gran velocidad por el aire, con lo cual se produce una combustión de los elementos constituyentes del acero con el oxígeno del entorno, ofreciendo características y detalles de la composición química del mismo. La lima es una herramienta muy útil para distinguir distintos materiales, la habilidad se basa en desbastar y así conseguir un indicador de dureza. Mediante el imán es posible determinar si el metal es o no magnético, lo cual está relacionado con los elementos de aleación y los microconstituyentes que lo conforman.

1 https://www.ecured.cu/Identificaci%C3%B3n_de_metales

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1. OBJETIVOS 1.1.

OBJETIVO GENERAL

Identificar materiales antes de soldar con el propósito de utilizar el método y el electrodo más apropiado, con la finalidad de optimizar un determinado proceso de manufactura a nivel industrial.

1.2.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Realizar análisis de chispa a 8 diferentes materiales, con el fin de conocer composición química mediante una clasificación ya establecida. Identificar mediante un imán, cuales materiales presentan o no propiedades magnéticas. Analizar a partir del empleo de la lima, que materiales presentan mayor o menor dureza de acuerdo a tablas estandarizadas.

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2. MARCO TEÓRICO En la industria se emplean diferentes materiales ferrosos y no ferrosos, que en la mayor parte se recuperan por soldadura o se utilizan para construir estructura, las cuales han perdido su identificación y es indispensable identificarlos para seleccionar el material de aporte y el proceso adecuado, siendo función del ingeniero de producción utilizar los métodos más apropiados y fáciles de realizar. En las operaciones de producción y reparación, es esencial que el soldador sepa identificar los metales, con el objetivo de que el proceso de soldadura sea el más conveniente para determinados trabajos. A través de la experiencia se han desarrollado algunos métodos sencillos de prueba que le permiten a un individuo identificar correctamente muchos metales.

2.1. MÉTODOS PARA LA IDENTIFICACIÓN DE ALGUNOS METALES 2.1.1 Prueba de virutas. Una rebaba de metal extraída por medio de un cincel puede ser una clave útil en la identificación de una muestra. Las rebabas lisas continuas son comunes en materiales blandos como el aluminio y el cobre, mientras que las quebradizas y lisas apuntan al acero, al bronce o al latón. Las rebabas pequeñas rotas son comunes de materiales muy quebradizos como el hierro fundido. PRECAUCIÓN: Utilizar protección adecuada para los ojos cuando se realice esta prueba (espejuelos de seguridad). 2.1.2 Prueba de chispa. Una prueba tosca pero bastante exacta para un metal se puede realizar a partir del estudio de la manga de chispas que se produce durante el esmerilado. La manga de chispas variará según la presión que se haga contra la piedra. Para obtener mejores resultados compare la chispa del metal desconocido con una de un metal conocido. La mayoría de los metales no ferrosos tales como el aluminio, el magnesio y las aleaciones de cobre no muestran chispas. Dos excepciones de metales de este tipo que desprenden chispas son el níquel y el titanio. Nota: La identificación de metales por chispas, por ejemplo, del acero, no determinará la cantidad exacta de carbono, pero establecerá diferencias entre los aceros al carbono de bajo y alto contenido. Para mejores resultados, las dos muestras, (la conocida y la desconocida) deberán someterse con la misma presión contra la piedra de esmeril y el fondo deberá estar oscuro. PRECAUCIÓN: Utilizar protección adecuada para los ojos cuando se realice esta prueba (espejuelos de seguridad). 5

2.1.3 Prueba magnética. Las propiedades magnéticas, determinadas mediante el uso de un imán, indicarán si un metal es ferroso o no ferroso, aunque hay algunas excepciones. Magnéticos:  Aleaciones ferrosas.  Acero inoxidable (series 400 - 500).  Níquel (no ferroso)  Monel (ligeramente magnético) No magnéticos:  No ferrosos: aluminio, cobre, bronce.  Aceros inoxidables (series 200 - 300)  Níquel (base ferrosa)  Aceros al manganeso.  Inconel. 2.1.4. Prueba de dureza. La dureza se puede medir de diferentes maneras. Las pruebas de dureza Brinell y Rockwell son las más comunes y precisas. El equipamiento requerido para estas pruebas se encuentra generalmente en laboratorios de ensayo de materiales. Sin embargo, cuando no se disponga de este equipamiento especializado, una lima nueva de mecánico dará un estimado de la dureza del metal como explica la tabla siguiente en cuanto a aceros se refiere. TABLA 1: Prueba de dureza mediante lima para aceros

Fuente: https://www.ecured.cu/Identificaci%C3%B3n_de_metales

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Para otro tipo de materiales podríamos comparar con la siguiente tabla un estimado promedio de la dureza de acuerdo al grado de presión ejercido por la lima triangular.

TABLA 2: Dureza de material en función de la presión ejercida en la lima. EFECTO CORTANTE DE LA LIMA Devasta el metal fácilmente Lo desbasta si se aplica presión Lo desbasta con presión, pero es difícil Desbasta únicamente si se aplica mucha presión Apenas desbasta, quita poco metal No desbasta, la lima solo se desliza sobre el metal

DUREZA BRINNELL APROXIMADAMENTE

DUREZA ROCKWELL APROXIMADAMENTE

MATERIAL

100

65B

200

94B

Latón, aluminio, cobre Acero, bronce

300

32C

400

42C

500

51C

600

58C

Acero inoxidable, acero 1030

FUENTE: guías laboratorio de soldadura 2, identificar materiales por medio de la chispa en esmeril con el empleo de la lima y del imán, pág. 2.

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3. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Se recibieron 10 materiales para identificar sus propiedades y definir de qué tipo de material se trataba , para lo cual se ordenaron y se nombraron con las letras del abecedario de la “A” a la “J” como se muestra en la siguiente imagen , se procedió a realizar las diferentes pruebas de reacción al imán , ensayo de dureza por lima, y ensayo de chispa en el esmeril. Imagen 1: Materiales usados a identificar.

Fuente: Autores

1.1.

Prueba Magnetica: se realizó la prueba de imantación a los 10 materiales, acercando un imán a cada uno de ellos, se observó que algunos materiales no reaccionaron al campo magnético, otros por el contrario se aferraron fuertemente a este.

1.2.

Prueba de la chispa: Se efectuó con la ayuda del esmeril, presionando el material a ensayar suavemente sobre la rueda, se observó las chispas, su intensidad, color y la forma de la configuración de las chipas. Para esta prueba se tomó las medidas de seguridad visual como lo es el uso de gafas de protección.

1.3.

Prueba de dureza: Se colocó cada uno de los materiales en una prensa, posteriormente se pasó la lima triangular variando la presión hasta hacer limadura encada material , determinado así la dureza promedio del material comparando la presión necesaria para sacar limadura y con ayuda de la tabla 2.

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4. ANÁLISIS Y RESULTADOS Después de realizar cada uno de los métodos de identificación de materiales por medio de iman, chispa y lima, se logró determinar e identificar que materiales se suministraron para este laboratorio, a continuación, se realizó una pequeña descripción de los materiales, que se pudieron determinar y los resultados observados en cada uno de los ensayos. 4.4 PRUEBA MAGNÉTICA La mayoría de los metales ferrosos presentan el magnetismo como una característica propia. Aquí se puede observar que los aceros y las fundiciones son atraídos por el imán, es decir, son materiales ferromagnéticos. Hay que tener en cuenta que esta regla empírica tiene sus excepciones como por ejemplo el níquel el cual es un metal no ferroso que es atraído por el imán y los aceros inoxidables auténticos (series 300) los cuales no son ferromagnéticos y por lo tanto no son atraídos por el imán. De acuerdo con esto vemos que en los materiales suministrados los materiales H, I, y J son materiales magnéticos ya que de acuerdo a las siguientes imágenes presentaron atracción por el imán, esto nos puede indicar que se trata de aceros al carbono, fundiciones, o aceros inoxidables de series 400 y 500 .

Imagen 2 : Atracción magnética del material “H”

Fuente: Autores

Imagen 3 : Atracción magnética del material “I” 9

Fuente: Autores

Imagen 4 : Atracción magnética del material “j”

Fuente:

Autores

Los demás materiales no presentaron ninguna reacción ante el imán, por tanto podemos decir que se trata de materiales –NO magnéticos. TABLA 2: Clasificación de los materiales usados de acuerdo a su magnetismo MAGNETICOS Materiales : H I J

NO MAGANETICOS Materiales : A B C D E F G Fuente: Autores

4.2 PRUEBA DE CHISPA 10

El ensayo de chispa se realizó a los 10 diferentes materiales los cuales respondieron al desgaste con el esmeril , logrando clasificarlos como ferrosos (aquellos que provocaron chispa) y como no ferrosos (aquellos que no provocaron ningún tipo de chispa) , pudiendo observar que 3 de ellos son ferrosos ( materiales H,I y J ) y 7 de ellos son no ferrosos ( materiales A,B,C,D,E,F, y G). Por medio de este ensayo también se pudo observar que de los materiales no ferrosos hubieron unos que se desbastaron mucho más que otros como lo fueron los materiales D,E y F lo cual nos indica que se trata de materiales con una muy baja resistencia mecánica. De acuerdo con esto clasificamos los materiales usados en la práctica de laboratorio como ferroso y no ferroso de acuerdo a la siguiente tabla 3. TABLA 2: clasificación de los materiales usados según prueba de chispa. MATERIALS FERROSOS

MATERIALS NO FERROSOS

Imagen 5: Ferrosos

Imagen 6: NO Ferrosos

Fuente: Autores

Fuente: Autores Fuente: Autores

Los efectos producidos por la piedra del esmeril sobre los materiales se encuentran registrados en la tabla 2 mostrada a continuación TABLA 2: Registro fotográfico de la respuesta de los materiales sometidos a ensayo de chispa.

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Imagen7:Material A

Imagen 8 :Material B Fue

Fuente: Autores nte: Autores Imagen 9: Material C

Imagen 10: Material D

Fuente: Autores

Fuente: Autores Imagen 12: Material F

Imagen 11: Material E

Fuente: Autores

Fuente: Autores Imagen 13: Material G

Imagen 14: Material H

Fuente: Autores Fuente: Autores Imagen 16: Material J

Imagen 15: Material I Fue

Fuente: Autores nte: Autores Fuente: Autores

En cuanto a los materiales encontrados como ferrosos , observamos que desprenden una chispa característica que la podemos comparar para saber aproximadamente de que material se trata. IMAGEN 17: Diferentes tipos de chispa producida por diversos materiales. 12

FUENTE: http://soldaduracursos.blogspot.com.co/2016/08/identificar-el-tipo-de-acero-segun-la.html

IMAGEN 18: Comparación de chispa del material “H”

FUENTE: Autores De acuerdo con la imagen 17 podemos afirmar que el material H se trata de un ACERO DE ALTA VELOCIDAD ya que su chispa se asemeja a la de este tipo de acero

IMAGEN 19: Comparación de chispa del material “I”

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FUENTE: Autores De acuerdo con la imagen 17 podemos afirmar que el material H se trata de un ACERO DE ALTO CARBONO ya que su chispa se asemeja a la de este tipo de acero

IMAGEN 18: Comparación de chispa del material “J”

FUENTE: Autores De acuerdo con la imagen 17 podemos afirmar que el material J se trata de un ACERO INOXIDABLE ya que su chispa se asemeja a la de este tipo de acero.

4.3 PRUEBA DE DUREZA

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Este ensayo se realiza para saber el grado de dureza aproximado de un material se realiza con una lima triangular o rectangular, se usa este tipo de lima puesto que el material debe ser limado con uno de los vértices o aristas de la lima, es un procedimiento manual por esto se debe tratar de aplicar la misma fuerza y presión en todos los materiales a ensayar. Este tipo de ensayo de dureza es del tipo al rayado, se caracteriza por la resistencia que oponen los materiales a ser rayados por otros más duros, este ensayo se realiza en la industria, en todo material dependiendo de si la lima entra o no entra sabremos:  

No entra, el material raya a la lima; dureza mayor a 60 Rockwell C. Entra, la lima raya al material; dureza menor a 60 Rockwell C.

En este caso se le realizo la prueba a los diez materiales diferentes los cuales se organizaron en la siguiente tabla con los resultados obtenidos de la prueba con ayuda de la tabla 2. EFECTO CORTANTE DE LA LIMA

DUREZA BRINNELL APROXIMADAMENT E

MATERIAL

100

DUREZA ROCKWELL APROXIMADAMENT E 65B

Devasta el metal fácilmente Lo desbasta si se aplica presión Lo desbasta con presión, pero es difícil Desbasta únicamente si se aplica mucha presión Apenas desbasta, quita poco metal No desbasta, la lima solo se desliza sobre el metal

200

94B

D,G

300

32C

B

400

42C

H

500

51C

I

600

58C

J

A,C,E,F

FUENTE: guías laboratorio de soldadura 2, identificar materiales por medio de la chispa en esmeril con el empleo de la lima y del imán, pág. 2.

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ANALISIS De acuerdo con los diferentes ensayos realizados a los diez materiales logramos identificar de qué materiales se trata. MATERIAL

IDENTIFICACION DE ACUEDO A LOS ENSAYOS REALIZADOS

A

Aluminio

B

Duraluminio

C

Material de llaves aleación MONEL

D

Aleación de zinc

E F

Aleación de plomo Estaño

G

Bronce

H

Acero de alto carbono

I

Acero Alta velocidad

J

Acero inoxidable FUENTE: Autores

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5. ALCANCES Y LIMITACIONES Se pudo realizar el ensayo de chispa a todos los materiales que el ingeniero nos proporcionó, no todos generaron chispa lo cual nos permite concluir que no son ferrosos, con cada uno de estos ensayos se pudo hacer una deducción casi cercana a qué tipo de materiales estábamos analizando y caracterizando. Estos ensayos no proporcionan una certeza total a la hora de identificar materiales, por esta razón cuando se necesite un estudio más preciso se debe implementar otras tácticas de caracterización.

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6. CUESTIONARIO 5.1. Explique cómo se puede identificar un material en la industria cuando no se conoce su designación.

Un material se puede identificar en la industria cuando no se conoce su designación de diferentes formas, entre ellas tenemos el simple hecho de observarlo y analizar si es un polímero, un cerámico, madera, o si es metal , o un no metal, de ser un metal se puede analizar con el color si es un aluminio, o aleación de cobre, o es un material ferroso, de ser un aleación de hierro mediante un ensayo de chispa podemos saber su composición con gran precisión debido a la chispa que se genere al contacto con el esmeril, además también podríamos analizar qué tan denso es este material y así llegar a determinar el material, también sabiendo el uso que se le valla a dar al material se puede investigar que materiales se utilizan para esta actividad y compararlo.

5.2.

¿Qué es un espectrógrafo y que función desempeña?

Espectrógrafo. Instrumento de medición destinado al estudio de los espectros de los cuerpos físicos, el mismo registra fotográficamente, o por medio de ...