La historia de la unión de metales se remonta a varios milenios, con los primeros ejemplos de soldadura desde la edad de bronce y la edad de hierro en Europa y el Oriente Medio. La soldadura fue usada en la construcción del Pilar de hierro de Delhi, en la India, erigido cerca del año 310 y pesando 5.4 toneladas métricas.[1] La Edad Media trajo avances en la soldadura de fragua, con la que los herreros repetidamente golpeaban y calentaban el metal hasta que ocurría la unión. En 1540, Vannoccio Biringuccio publicó a De la pirotechnia, que incluye descripciones de la operación de forjado. Los artesanos del Renacimiento eran habilidosos en el proceso, y la industria continuó creciendo durante los siglos siguientes.[2] Sin embargo, la soldadura fue transformada durante el el siglo XIX. En 1800, Sir Humphry Davy descubrió el arco eléctrico, y los avances en la soldadura por arco continuaron con las invenciones de los electrodos de metal por un ruso, Nikolai Slavyanov, y un americano, C. L. Coffin a finales de los años 1800, incluso como la soldadura por arco de carbón, que usaba un electrodo de carbón, ganó popularidad. Alrededor de 1900, A. P. Strohmenger lanzó un electrodo de metal recubierto en Gran Bretaña, que dio un arco más estable, y en 1919, la soldadura de corriente alterna fue inventada por C. J. Holslag, pero no llegó a ser popular por otra década.[3]
La soldadura por resistencia también fue desarrollada durante las décadas finales del siglo XIX, con las primeras patentes yendo a Elihu Thomson en 1885, quien produjo posteriores avances durante los siguientes 15 años. La soldadura de termita fue inventada en 1893, y alrededor de ese tiempo, se estableció otro proceso, la soldadura a gas. El acetileno fue descubierto en 1836 por Edmund Davy, pero su uso en la soldadura no fue práctico hasta cerca de 1900, cuando fue desarrollado un soplete conveniente.[4] Al principio, la soldadura de gas fue uno de los más populares métodos de soldadura debido a su portabilidad y costo relativamente bajo. Sin embargo, a medida que progresaba el siglo 20, bajó en las preferencias para las aplicaciones industriales. En gran parte fue sustituida por la soldadura de arco, en la medida que continuaron siendo desarrolladas las cubiertas de metal para el electrodo (conocidas como fundente), que estabilizan el arco y blindaban el material base de las impurezas.[5]
La Primera Guerra Mundial causó un repunte importante en el uso de los procesos de soldadura, con las diferentes fuerzas militares procurando determinar cuáles de los varios procesos nuevos de soldadura serían los mejores. Los británicos usaron primariamente la soldadura por arco, incluso construyendo una nave, el Fulagar, con un casco enteramente soldado. Los estadounidenses eran más vacilantes, pero comenzaron a reconocer los beneficios de la soldadura de arco cuando el proceso les permitió reparar rápidamente sus naves después de los ataques alemanes en el puerto de Nueva York al principio de la guerra. También la soldadura de arco fue aplicada primero a los aviones durante la guerra, pues algunos fuselajes de aeroplanos alemanes fueron construidos usando el proceso.[6]
Durante los años 1920, importantes avances fueron hechos en la tecnología de la soldadura, incluyendo la introducción de la soldadura automática en 1920, en la que el alambre del electrodo era alimentado continuamente. El gas de protección se convirtió en un tema recibiendo mucha atención, mientras que los científicos procurarban proteger las soldaduras contra los efectos del oxígeno y el nitrógeno en la atmósfera. La porosidad y la fragilidad eran los problemas primarios, y las soluciones que desarrollaron incluyeron el uso del hidrógeno, argón, y helio como atmósferas de soldadura.[7] Durante la siguiente década, posteriores avances permitieron la soldadura de metales reactivos como el aluminio y el magnesio. Esto, conjuntamente con desarrollos en la soldadura automática, la corriente alterna, y los fundentes alimentaron una importante extensión de la soldadura de arco durante los años 1930 y entonces durante la Segunda Guerra Mundial.[8]
A mediados del siglo XX, fueron inventados muchos métodos nuevos de soldadura. 1930 vio el lanzamiento de la soldadura de perno, que pronto llegó a ser popular en la fabricación de naves y la construcción. La soldadura de arco sumergido fue inventada el mismo año, y continúa siendo popular hoy en día. En 1941, después de décadas de desarrollo, la soldadura de arco de gas tungsteno fue finalmente perfeccionada, seguida en 1948 por la soldadura por arco metálico con gas, permitiendo la soldadura rápida de materiales no ferrosos pero requiriendo costosos gases de blindaje. La soldadura de arco metálico blindado fue desarrollada durante los años 1950, usando un fundente de electrodo consumible cubierto, y se convirtió rápidamente en el más popular proceso de soldadura de arco metálico. En 1957, debutó el proceso de soldadura por arco con núcleo fundente, en el que el electrodo de alambre auto blindado podía ser usado con un equipo automático, resultando en velocidades de soldadura altamente incrementadas, y ése mismo año fue inventada la soldadura de arco de plasma. La soldadura por electroescoria fue introducida en 1958, y fue seguida en 1961 por su prima, la soldadura por electrogas.[9]
Otros desarrollos recientes en la soldadura incluyen en 1958 el importante logro de la soldadura con rayo de electrones, haciendo posible la soldadura profunda y estrecha por medio de la fuente de calor concentrada. Siguiendo la invención del láser en 1960, la soldadura por rayo láser debutó varias décadas más tarde, y ha demostrado ser especialmente útil en la soldadura automatizada de alta velocidad,. Sin embargo, ambos procesos continúan siendo altamente costosos debido al alto costo del equipo necesario, y esto ha limitado sus aplicaciones.[10]
viernes, 4 de junio de 2010
Soldadura
La soldadura es un proceso de fabricación en donde se realiza la unión de dos materiales, (generalmente metales o termoplásticos), usualmente logrado a través de la coalescencia (fusión), en la cual las piezas son soldadas fundiendo ambas y agregando un material de relleno fundido (metal o plástico), el cual tiene un punto de fusión menor al de la pieza a soldar, para conseguir un baño de material fundido (el baño de soldadura) que, al enfriarse, se convierte en una unión fija. A veces la presión es usada conjuntamente con el calor, o por sí misma, para producir la soldadura. Esto está en contraste con la soldadura blanda (en inglés soldering) y la soldadura fuerte (en inglés brazing), que implican el derretimiento de un material de bajo punto de fusión entre piezas de trabajo para formar un enlace entre ellos, sin fundir las piezas de trabajo.
Muchas fuentes de energía diferentes pueden ser usadas para la soldadura, incluyendo una llama de gas, un arco eléctrico, un láser, un rayo de electrones, procesos de fricción o ultrasonido. La energía necesaria para formar la unión entre dos piezas de metal generalmente proviene de un arco eléctrico. La energía para soldaduras de fusión o termoplásticos generalmente proviene del contacto directo con una herramienta o un gas caliente.
Mientras que con frecuencia es un proceso industrial, la soldadura puede ser hecha en muchos ambientes diferentes, incluyendo al aire libre, debajo del agua y en el espacio. Sin importar la localización, sin embargo, la soldadura sigue siendo peligrosa, y se deben tomar precauciones para evitar quemaduras, descarga eléctrica, humos venenosos, y la sobreexposición a la luz ultravioleta.
Hasta el final del siglo XIX, el único proceso de soldadura era la soldadura de fragua, que los herreros han usado por siglos para juntar metales calentándolos y golpeándolos. La soldadura por arco y la soldadura a gas estaban entre los primeros procesos en desarrollarse tardíamente en el siglo, siguiendo poco después la soldadura por resistencia. La tecnología de la soldadura avanzó rápidamente durante el principio del siglo XX mientras que la Primera Guerra Mundial y la Segunda Guerra Mundial condujeron la demanda de métodos de junta confiables y baratos. Después de las guerras, fueron desarrolladas varias técnicas modernas de soldadura, incluyendo métodos manuales como la Soldadura manual de metal por arco, ahora uno de los más populares métodos de soldadura, así como procesos semiautomáticos y automáticos tales como Soldadura GMAW, soldadura de arco sumergido, soldadura de arco con núcleo de fundente y soldadura por electroescoria. Los progresos continuaron con la invención de la soldadura por rayo láser y la soldadura con rayo de electrones a mediados del siglo XX. Hoy en día, la ciencia continúa avanzando. La soldadura robotizada está llegando a ser más corriente en las instalaciones industriales, y los investigadores continúan desarrollando nuevos métodos de soldadura y ganando mayor comprensión de la calidad y las propiedades de la soldadura.
Se dice que es un sistema porque intervienen los elementos propios de este, es decir, las 5 M: mano de obra, materiales, máquinas, medio ambiente y medios escritos (procedimientos). La unión satisfactoria implica que debe pasar las pruebas mecánicas (tensión y doblez). Las técnicas son los diferentes procesos (SMAW, SAW, GTAW, etc.) utilizados para la situación más conveniente y favorable, lo que hace que sea lo más económico, sin dejar de lado la seguridad.
Muchas fuentes de energía diferentes pueden ser usadas para la soldadura, incluyendo una llama de gas, un arco eléctrico, un láser, un rayo de electrones, procesos de fricción o ultrasonido. La energía necesaria para formar la unión entre dos piezas de metal generalmente proviene de un arco eléctrico. La energía para soldaduras de fusión o termoplásticos generalmente proviene del contacto directo con una herramienta o un gas caliente.
Mientras que con frecuencia es un proceso industrial, la soldadura puede ser hecha en muchos ambientes diferentes, incluyendo al aire libre, debajo del agua y en el espacio. Sin importar la localización, sin embargo, la soldadura sigue siendo peligrosa, y se deben tomar precauciones para evitar quemaduras, descarga eléctrica, humos venenosos, y la sobreexposición a la luz ultravioleta.
Hasta el final del siglo XIX, el único proceso de soldadura era la soldadura de fragua, que los herreros han usado por siglos para juntar metales calentándolos y golpeándolos. La soldadura por arco y la soldadura a gas estaban entre los primeros procesos en desarrollarse tardíamente en el siglo, siguiendo poco después la soldadura por resistencia. La tecnología de la soldadura avanzó rápidamente durante el principio del siglo XX mientras que la Primera Guerra Mundial y la Segunda Guerra Mundial condujeron la demanda de métodos de junta confiables y baratos. Después de las guerras, fueron desarrolladas varias técnicas modernas de soldadura, incluyendo métodos manuales como la Soldadura manual de metal por arco, ahora uno de los más populares métodos de soldadura, así como procesos semiautomáticos y automáticos tales como Soldadura GMAW, soldadura de arco sumergido, soldadura de arco con núcleo de fundente y soldadura por electroescoria. Los progresos continuaron con la invención de la soldadura por rayo láser y la soldadura con rayo de electrones a mediados del siglo XX. Hoy en día, la ciencia continúa avanzando. La soldadura robotizada está llegando a ser más corriente en las instalaciones industriales, y los investigadores continúan desarrollando nuevos métodos de soldadura y ganando mayor comprensión de la calidad y las propiedades de la soldadura.
Se dice que es un sistema porque intervienen los elementos propios de este, es decir, las 5 M: mano de obra, materiales, máquinas, medio ambiente y medios escritos (procedimientos). La unión satisfactoria implica que debe pasar las pruebas mecánicas (tensión y doblez). Las técnicas son los diferentes procesos (SMAW, SAW, GTAW, etc.) utilizados para la situación más conveniente y favorable, lo que hace que sea lo más económico, sin dejar de lado la seguridad.
Soldabilidad por Resistencia
La soldabilidad por Resistencia es lograda a través de una cirriente eléctrica (calor por resistencia). La intensidad de la corriente depende del tamaño del alambre y de la bobina. La soldabilidad por resistencia es efectiva para calibres mayores a 0,10 mm, pero se debe tener cuidado de no sobre calentar el centro de la bobina ya que puede agrietar o destruir el aislamiento base center, trayendo como resultados cortos circuitos.
Soldabilidad por Horno
La soldabilidad por Horno es lograda por un tratamiento térmico a la bobina terminada en una cámara de calor. Dependiendo del tamaño de la bobina el tratamiento térmico de 5 a 30 minutos a una temperatura de 130°C a 220°C son ncecesarios para obtener un tratamiento uniforme de las bobinas. Por el prolongado tiempo necesario, la soldabilidad por horno puede no ser económicamente viable para algunas aplicaciones.
Soldabilidad por Solvente
La soldabilidad por Solvente es lograda por la aplicación de solventes adecuados, como alcohol desnaturalizado, durante el proceso de embobinado. El solvente puede ser cepillado, rociado o aplicado con felpas durante el embobinado. Este método es el menos recomendado ya que existe la posibilidad de que residuos de los solventes permanezcan en en la bobina y contaminen el asilamiento base. Por esta posibilidad, este método debe ser considerado solamente si el proceso de embobinado consiste en un pequeño número de vueltas. Para eliminar los residuos potenciales de solvente y asegurar un completo endurecimiento, es recomendado calentar la bobina en una cámara de calor
Soldabilidad por Aire Caliente
La soldabilidad por aire caliente es lograda durante el proceso de embobinado por medio de un chorro de aire caliente. La temperatura del aire caliente en el embobinado, usualmente entre 140°C y 230°C, depende del calibre del alambre, la velocidad de embobinado, y del tamaño y forma de la bobina. Este método es recomendado para la mayoría de las aplicaciones. Es efectivo en costo para alambre fino y es recomendado para los calibres 0,010 - 0,14 mm.
jueves, 3 de junio de 2010
metodos de pruebas no destructivas
Método Mide o Revela Aplicaciones Ventajas Limitaciones
Emisión Acústica
Iniciación de rajadura y razón de crecimiento.
Rajaduras internas en las soldaduras. fricción o desgaste Deformación plástica
Transformación de fase Recipiente de presión.
Estructuras esforzadas.
Turbinas o cajas de engranes.
Investigación mecánica de fracturas.
Soldaduras.
Análisis de señal sónica Vigilancia remota y
continua
Record permanente
Revelación dinámica
(en vez de estática)
de rajaduras
Portátil
Técnicas de triangulación para localizar
defectos
Los transductores
deben colocarse sobre
la superficie
de la parte
Los materiales altamente dúctiles dan emisiones de baja amplitud
La parte debe estar
esforzada o en
operación
Se necesita separar el
ruido del sistema
de prueba
Impacto Acústico
(Derivación)
Áreas desligadas o separación de laminaciones en compuestos laminados, metálicos o no metálicos Rajaduras bajo cabezas de pernos o sujetadores Rajaduras en ruedas o aspas de turbinas Cabezas sueltas de remaches o sujetador Núcleo aplastado
Estructuras de soldadura fuerte o pegadas con adhesivos Montajes con tornillos o remaches Aspas de turbinas Ruedas de turbinas Estructuras compuestas
Portátil Fácil de operar Puede ser automatizado
Récord permanente o lectura positiva
de medidor
No requiere acoplante La geometría de la parte y la masa influyen en los resultados de la prueba.
El impactar e instrumento deben reubicarse para adaptarse a la geometría de la parte.
Se requieren normas de referencia.
Corriente parásita
Rajaduras y uniones de
superficie y bajo
superficie
Contenido de aleación
Variaciones de
tratamiento térmico
Espesor de pared,
espesor de
recubrimiento
Profundidad de grietas
Conductividad
Permeabilidad
Tubería
Alambre
Cojinetes de bolas
"Verificación de
puntos" en todos
los tipos
de superficies
Calibrador de
proximidad
Revelador de metal
Clasificación de metal
Medida de conductividad en % IACS
No requiere habilidad
especial del
operador
Alta velocidad, bajo
costo
Automatización posible
para partes
simétricas
Capacidad para registro
permanente para
partes simétricas
No requiere contacto de
acoplante o
instrumento
Materiales conductivos
Poca profundidad ¿de penetración (sólo paredes delgadas)
Indicaciones ocultas o
falsas causadas por
sensitividad a
variaciones, como
la geometría
la parte .
Requiere normas
de referencia
Variaciones .de permeabilidad
Sónico-parásita
Áreas desligadas en las
estructuras de
panal núcleo de metal o con
cara de metal
Separación de laminaciones en laminados o compuestos
de metal
Núcleo aplastado
Panal núcleo de metal
Panal con cara de metal
Laminados conducto-
res, como compues-
tos de boro o
fibra-grafito
Paneles de metal pegado
Portátil
Simple de operar
No requiere acoplante
Localiza áreas desliga-
das del lado
alejado
Sólo requiere acceso a una superficie
Puede automatizarse
La probeta
deben conteiier;ip|^»gs|»
materiales' ..- ^íyjjjfíKJjjJl-
conductores n¿f¡|j|¡ií{ÍSfi
para estabte»r;{|§|J|í;S|;|S¡
campo corriejttKí|j|S!i|S
parásita . '" :;SÍ3ÍMS?fÍi Requiere normas W!f!Kf^.
rferencia . .:-iíÍKSÍ¡j
Geometría ;de'lttipíiáÍ^ílM
Corriente Eléctrica
Rajaduras
Profundidad de
rajaduras
Resistividad
Espesor de pared
Adelgazamiento de pared inducida
por corrosión
Materiales metálicos
Materiales eléctrica-
mente conductores
Rieles de trenes
Elementos de combustible nuclear
Sólo requiere acceso a
una superficie
Batería o fuente de c.d.
Portátil
' " 'yttSif
Efecto de borde
Contaminación de aSKStffi
-. . . " . ~í.i-'.*";it'i-í'-''-'-**ji!íü
superficie. . - :.SAí|f ;.s!jp
Requiere buen
de superfíc|e,i¡w(j||p||i;j|J¡||
Difícil de autojná^^i|||W E s p a c i a m i efticSl«||M
electrodos'-''^'*»
referencia
Partícula electrizada
Defectos de superficie
en material no
conductor
Perforaciones para
pernos pasando el
metal
y el material
de resplado Rajaduras por esfuerzo
en recubri-
mientos quebradizos
Vidrio
Esmalte de porcelana
Materiales - homogé-
neos, como
recubrimiento
de plástico
o asfalto
Sellos de vidrio a metal
Portátil
Útil en materiales no
prácticos para
inspección
penetrante
Mala
cubrimientos
delgados
Indicaciones
rayas por
hilaza
Condiciones
atmosféricas Descarga de
Partícula filtrada
Rajaduras
Porosidad
Absorción diferencial
Materiales porosos,
como barro, carbón,
metales pulverizados, concreto
Ruedas de esmeril
Aisladores de alta
tensión
Mercancía sanitaria
Partículas coloreadas o
fluorescentes
No deja residuo después
de hornear la parte
a más de 400°F
Se aplica fácil y
rápidamente
Portátil
El tamaño y forma de
partículas deben
seleccionarse
antes de usarse
El poder penetrante del
medio de suspensión
es critico
Debe regularse la con-
centración de
partículas
Irritación de la piel
Fluoroscopia.
(Cineflurografia)
(Kinefloruografia)
Nivel o llenado de
recipientes
Objetos extraños
Componentes internos
Variaciones de densidad
Huecos (disconti-
nuidades)
Formación de defectos
de fundición
Flujo de líquidos
Presencia de cavitación
Operación de válvulas e
interruptores
Combustión de propulsores sólidos
en pequeños motores
cohete
z Imágenes de alto brillo
Vista al tiempo
verdadero
Amplificación de
imagen
Registro permanente
Puede observarse el
objeto que se mueve
Equipo costoso
Sin agudeza geométrica
Probetas gruesas
Velocidad de suceso
a estudiar
Área de visión
Holografía (Acústico - levitación superficie liquido)
Falta de ligazón
Separación de laminaciones
Huecos
Porosidad
Áreas ricas en resina o
pobres en resina
Inclusiones
Variaciones de densidad
Metales
Plásticos
Compuestos
Laminados
Estructuras de panal
Cerámica
Especímenes biológicos
No requiere revelado de
película de holograma
Provee imágenes al tiempo
verdadero
La superficie de líquido
responde rápidamente a
energía ultrasónica
Sólo técnicas de
transmisión total
Los haces objeto y
referencia deben
sobreponerse en la
superficie de líquido
especial
Sólo prueba de
inmersión
Se requiere láser
Holografia (Interferometrica)
Deformación unitaria
Deformación plástica
Rajaduras
Áreas desligadas
Huecos e inclusiones
Vibración
Estructuras pegadas y
compuestas
Neumáticos de
automotores o
naves aéreas
Imágenes de tres
dimensiones
La superficie del objeto
de prueba puede
ser áspera
No requiere preparaciones
especiales de superficie
o recubrimientos
Sin contacto físico con la
probeta de prueba
Requiere local libre de
vibraciones
Base pesada para
amortiguar
vibraciones
Difícil de identificar el
tipo de defecto
.revelado
Infrarojo (radiometros) Falta de ligazón
Puntos calientes
Transferencia de calor
Isotermas
Órdenes de temperatura
Juntas de soldadura fuerte
Juntas ligadas con adhesivo
Placas o recubrimientos
metálicos; áreas
despegadas o espesor
Montajes eléctricos
Vigilancia de temperaturas
Sensitivo a variación de
temperatura de 1.5°F
Récord permanente o
imagen térmica
Cuantitativo
Percepción remota; no se
necesita el contacto con
la parte
Portátil
Emisividad
Detector enfriado con
nitrógeno líquido
Relación crítica
tiempo-temperatura
Mala transformación
para probetas
gruesas
Requiere normas
de referencia
Pruebas de escape
Escapes: Helio
Amoniaco
Humo
Agua
Burbujas de aire
Gas radiactivo
Halógenos
Juntas: Soldadas
De soldadura fuerte
Ligadas con adhesivo
Conjuntos sellados
Cámaras de presión o
de vacío
Tanques para
combustibles o gas
Alta sensitividad a separaciones ligeras
extremadamente
pequeñas no revelable
por otros métodos PND
Sensitividad relacionada
con el método
seleccionado
Se requiere accesibilidad a ambas superficies de la
parte
El metal manchado o los
contaminantes pueden
evitar la revelación
Costo relacionado con la
sensitividad
Particulas Magneticas
Defectos superficiales o ligeramente sub-superficiales;
rajaduras, juntas,
porosidad, inclusiones
Variaciones de
permeabilidad
Extremadamente
sensitivo a
localización
de pequeñas
rajaduras cerradas
Materiales ferromagné-ticos: barra, forjas, soldaduras,
extrusiones, etc.
Ventaja sobre penetrante: indica defectos
subsuperficiales,
sobre todo inclusiones
Relativamente rápido
y de bajo costo
Puede ser portátil
El alineamiento del campo magnético es critico, requiere desmagnetizar las partes después de la prueba. Las partes deben limpiarse antes y después de la inspección. Ocultamiento de la superficie por los recubrimientos
Campo magnetico
Rajaduras
Espesor de pared
Dureza
Fuerza coercitiva
Anisotropia magnética
Campo magnético
Espesor de recubrlmien^
to no magnético
sobre el acero
Materiales ferro-
magnéticos
Desimantación
de barcos
Control del nivel
de líquidos
Búsqueda de tesoros
Espesor de la pared de
materiales no
metálicos
Clasificación de
materiales
Medición de las pro-
piedades de
material
magnético
Puede automatizarse
Descubre fácilmente
objetos magné-
ticos dentro
del material
no magnético
Portátil
Permeabilidad. Requiere normas de referencia efecto de borde poder del instrumento
Microonda
Rajaduras, agujeros
áreas despegadas,
etc., en partes
no metálicas
Cambios de composi-
ción, grado de
cura, contenido
de humedad
Medición de espesores
Constante dieléctrica
Tangente de pérd
Plásticos reforzados
Productos químicos
Cerámica
Resinas
Hule
Madera
Líquidos
Espuma de poliuretano
Prolección para antena
de radar
Entre las ondas de radio
y las infrarrojas en
el espectro
electromagnético
Portátil
Normalmente no se
requiere contacto con
parte de la superficie
Puede automatizarse
No penetra metales. Requiere normas de referencia. Espacios críticos de antena a la parte geometría de la parte. Interferencia a las ondas vibracion
Análisis por activación
de neutrones
Emisión de radicación que resulta por activación de neutrones. Nitrógeno en productos alimenticios. Silicio en metales y minerales Metalurgicas. Exploracion registro de pozos oceanografia. Regulacion de materiales liquidos o solidos mediante proceso en computadora Sistemas automaticos. Exacto del orden de ppm. Rápido.sin contacto con la muestra. Minima preparación de la prueba Riesgo de radicación.
Rápido tiempo de dedicamiento
Penetrantes
Defectos abiertos a la superficie de las partes, rajaduras, porosidad, juntas, traslapos, etc.
Escapes a través de paredes
Todas las partes de superficies no absorbentes (forjas, soldaduras, fundiciones, etc.). Nota: el sangrado de superficies porosas puede ocultar indicaciones o defectos
Bajo costo
Portátil
Las indicaciones pueden
inspeccionarse
visualmente
todavía más Resultados de fácil
interpretación
Las películas de la superficie, como recubrimientos, laminilla y metales manchados, pueden evitar la revelación de los defectos
Las partes deben limpiarse antes y después de la inspección
El defecto debe estar abierto a la superficie
Radiografía, neutrón térmico Contaminación de hidrogeno de las aleaciones del titanio o zircocio. Dispositivos pirotécnicos defectuosos o cargados impropiamente montaje impropio de partes metálicas y no metálicas Dispositivos pirotécnicos
Conjuntos metálicos, no
metálicos
Especímenes biológicos
Elementos combustibles
para reactores nucleares
y barras de control
Alta absorción de neutrones
por hidrógeno, boro,
litio, cadmio, uranio,
plutonio
Baja absorción de
neutrones por la mayor
parte de los metales
Complemento para
radiografía de rayos X
o rayos gamma
Equipo muy costoso
Se requiere acelerador o
reactor nuclear
Requiere físicos
adiestrados
Riesgo de radiación
No portátil
Requiere pantallas de
indio o gadolinio
Radiografía rayos gamma, cobalto 60, iridio192
Defectos y variaciones internos, porosidad, inclusiones, rajaduras, falta de fusión, variaciones geométricas, corrosión En general donde las
máquinas de rayos X no
son adecuadas, a causa
de que la fuente no
puede colocarse dentro
de la parte de
aberturas pequeñas o la
fuente de fuerza no
está disponible
Bajo costó inicial
Registros permanentes;
película
Las fuentes pequeñas
pueden colocarse
dentro de partes
de aberturas pequeñas
Portátil
Bajo contraste
Un nivel de energía
por fuente
Decaimiento de
la fuente
Riesgo de radiación
Necesita operadores
adiestrados
Transformación más
lenta de imagen
Costo relacionado con
el orden de
la energía
Radiografía, rayos x, película
Defectos y variaciones internos, porosidad, inclusiones, rajaduras, falta de fusión, variaciones geométricas, corrosión. Variaciones de densidad Fundiciones
Conjuntos eléctricos
Conjuntos soldados
Productos trabajados,
complejos, delgados
pequeños
Objetos no metálicos
Motores cohete con
carga propulsora
sólida
Registros permanentes, película
Niveles de energía
ajustables
(5 kV — 25 meV)
Alta sensitividad a
cambios de densidad
No requiere acoplante
Las variaciones de
geometría no
afectan la
dirección del
haz de rayos X
Altos costos iniciales
La orientación de defec-
tos lineales dentro
de la parte
pueden ser
desfavorables
Riesgo de radiación
Profundidad de defecto
no indicada
La sensitividad decrece
con el aumento en
radiación dispersa
Radiometría, rayos x, rayos gamma, rayos beta Espesor de la pared espesor niquelado, estañado, etc. Variación en densidad o composición nivel de llenado de letras o envases. Inclusiones o vacios. Lamina, placa, tira, tubería barras de combustible para reactor nuclear. Latas y envases. Partes estañadas, niqueladas,etc. Completamente automático, rápido extremadamente exacto. Control de proceso en computadora portatil Riesgos de radiación. Rayos beta usados solo para recubrimientos ultra delgados decaimiento de la fuente, requiere normas de referencia
Sónico, menos de 0.1 mhz.
Áreas desligadas o separación de laminaciones en compuetos metálicos o no metálicos, o laminados. Resistencia de ligazón cohesiva en condiciones controladas. Núcleo aplastado o fracturado, integridad de ligazón de sujetadores inserto metálico Compuestos o laminados, con soldadura fuerte o ligados con adhesivo, metálicos o no metálicos. Madera laminada. Toberas de motor cohete panales Portátil, fácil de operar, localiza áreas desligadas en el lado lejano, puede automatizarse, solo adquiere acceso a una superficie. La geometría de la superficie influye en los resultados de la prueba. Requiere normas de referencia, las variaciones de adhesivo o de espesor de núcleo influyen en resultados
Térmico (pintura ter-mocrómica, cristales de líquido)
Falta de ligazón puntos calientes transferencia de calor isotermas ordenes de temperatura
Juntas de soldadura fuerte Juntas ligadas con
adhesivo
Recubrimientos o ni-
quelados, estañados,
etc.
Montajes eléctricos
Regulación de
temperaturas
Muy bajo costo inicial Puede aplicarse fácilmente a superficies
difíciles de
inspeccionar por
otros métodos
No requiere habilidad
especial de
operadores
Solo superficies de pared delgada, relación, tiempo, temperatura critica retentividad de imagen afectada por la humedad, requiere normas de referencia
Termoeléctrico
Potencial termo-
eléctrico
Espesor de recubri-
mientos
Propiedades físicas
Efecto Thompson
Empalmes P-N en
los semiconductores
Clasificación de metales
Espesor de recubrimien-
to cerámico
sobre metales
Semiconductores
Portátil
Simple de operar
Sólo requiere acceso a
una superficie
Instrumento caliente difícil de automatizar requiere normas de referencia contaminantes de superficie, recubrimientos conductores
Ultrasónico
(0.1—25 MHz)
Defectos y variaciones
internos; rajaduras,
falta de fusión,
porosidad,
inclusiones,
separación de
laminaciones, falta
de ligazón,
formación
de textura
Espesor o velocidad
Relación de Poisson,
módulo elástico
Clasificación de metales
Espesor de recubrimien-
to cerámico
sobre metales
Semiconductores
Lo más sensitivo a
rajaduras
Resultados de la prueba
conocidos inmedia-
tamente
Capacidad de registro
permanente y auto-
mático
Portátil
Capacidad para alta
penetración
Requiere acoplante, partes complejas delgadas y pequeñas, pueden ser difíciles de verificar, requiere normas de referencia operadores adiestrados para la inspección manual
Las pruebas de partícula magnética son métodos no destructivos ' :'ia determinar discontinuidades en, o cerca de, la superficie -ie los materiales ferromagnéticos. El objeto que se prueba se magnetiza apropiadamente, aplicando sobre su superficie partículas magnéticas finamente divididas. Cuando el objeto se encuentra bien orientado hacia el campo magnético induci-do, la discontinuidad crea un campo de dispersión que atrae y sostiene las partículas, lo cual forma una indicación visible. La dirección y carácter del campo magnético dependen de la ma¬nera como se aplique la fuerza de magnetización y del tipo de
corriente usada. Para la mejor sensitividad, la c< de magnetización debe fluir en una dirección paralel la dirección principal del defecto esperado. Los campos producidos por el paso de la coHente a través del o tan contenidos casi completamente dentro del objeto :|| prueba. Los campos longitudinales,'producidos por bob;iti| yugos, crean polos externos y un campo general de dis Pueden usarse la corriente alterna o la corriente directaiiejí: dia onda, para localizar los defectos de superficie. La coi directa de media onda es más efectiva para localizar bajo la superficie. Las partículas magnéticas pueden secas o como una suspensión húmeda en un liquido similar:
kerosina polvos secos coloreados son ventajosos, cuando se hacen prúebas para defectos bajo la superficie y cuando se prueban objetos que tienen superficies ásperas, como fundiciones y soldaduras. Se prefieren las partículas húmedas para descubrir rajaduras muy finas, como las de fatiga o de lía. Las partículas húmedas fluorescentes se usan para linar objetos con luz ultravioleta. La inspección fluorescente se usa en forma más amplia por su mayor sensibilidad. la aplicación de partículas mientras pasa la corriente de magnetización (método continuo) produce indicaciones más fuertes las obtenidas cuando las partículas se aplican fique la corriente se corta (método residual). La interpretación de las indicaciones de defecto bajo superficie requiere experiencia. Es aconsejable desmagnetizar el objeto de prueba después de la inspección.
Las pruebas de partícula electrizada indican rajaduras diminutas
En materiales no conductores. Las partículas de carbonato de calcio se
cargan positivamente, a medida que se hacen
volar por medio de una pistola rodadora en el objeto de prueba.
Si el objeto es de respaldo metálico, como esmalte de porcelana, no es necesaria otra preparación que la limpieza. Cuando no es
De respaldo metálico, el objeto debe bañarse en una solución acuosa
penetrante y ponerse a secar. La penetración que queda
en las rajaduras provee un abastecimiento móvil de electrones
para la prueba. Se forma una indicación fácilmente visible de polvos
en la rajadura debido a la atracción de las partículas cargadas
positivamente.
METODOS PENETRANTES
Las pruebas de líquido penetrante se aplican para localizar defectos abiertos a la superficie de materiales no porosos. El liquido penetrante se aplica a la superficie del objeto que se prueba por medio de brocha, rocío, flujo o baño. Para que penetre el líquido en los defectos de superficie se requiere tiempo 1 a 30 minutos). El exceso de penetrante se quita después cuidadosamente de la superficie, y la capa absorsíva conocida como revelador, se aplica al objeto para sacar penetrante de los defectos y así, mostrar su localización, forma y tamaño aproximado. El revelador típico es un polvo fino, como talco generalmente en suspensión en un líquido. Los tipos de líquidos penetrantes son 1) para prueba en luz visible, y 2) para prueba | ultravioleta (3650 A). La sensibilidad de la prueba penetrante es mucho más grande, cuando se usa un penetrante fluorecente y el objeto se observa en un local semioscuro. Despues de la prueba, el penetrante y el revelador se quitan lavando con agua y veces con un emulsificador o con un solvente. En la prueba de partícula filtrada, las rajaduras en los objetos porosos (malla 100 o más pequeña) son indicadas por la diferencia en absorción entre una superficie rajada y una libre defecto. un fluido que contiene partículas suspendidas se rocía sobre el objeto que se prueba. Si hay rajadura, las partículas se filtran y se concentran en la superficie a medida que el líquido fluye dentro del área absorbente adicional creada por la rajadura. Se usan partículas fluorescentes o coloreadas para localizar defectos en barro crudo, cierta cerámica horneada, concreto,algunos metales pulverizados, y carburos de tungsteno y de titinio o parcialmente sinterizados.
METODOS RADIOGRÁFICOS ;
Las longitudes de onda de energía electromagnética de la región de 0.01 a 10 A (1 A = 10—8 cm) para examinar el interior de los materiales opacos. La radiación penetrante procede desde su fuente en líneas rectas hasta el objeto que se prueba. Los rayos son absorbidos en forma diferente por el objeto, lo cual depende de la energía de la radiación y de la naturaleza y espesor del material.
Los rayos X de variedad de longitudes de onda resultan cuando repentinamente se detienen los electrones de alta velocidad en un tubo de vacío.-Un tubo de rayos X contiene un filamento caliente (cátodo) y un blanco (ánodo); la intensidad de la radiación es casi directamente proporcional a la corriente del filamento (m A); el voltaje del tubo (k V) determina la capacidad de penetración de los rayos. A medida que aumenta el voltaje, se producen rayos X más intensos y de longitudes de onda más corta. Cuando aumenta la energía de la radiación penetrante, también decrece la diferencia en atenuación entre materiales. Como consecuencia, se obtiene más contraste de imagen de película a voltaje inferior, y puede radiografiarse de una vez a voltaje superior por una mayor serie de espesores.
Se emiten rayos gamma de longitud de onda específica desde los núcleos de los elementos radiactivos naturales, tales como el radio, y de variedad de isótopos radiactivos artificiales producidos en reactores nucleares. Para radiografía industrial, en general, se usan el colbalto 60 y el iridio 192. La duración media de un isótopo es el tiempo requerido para que se desintegre espontáneamente la mitad de material radiactivo. Este tiempo varía desde unas pocas horas hasta muchos años.
Una radiografía es un registro fotográfico producido por el pasaje de radiación penetrante sobre una película. Un vacío o masa reducida aparece como una imagen más oscura en la película, a causa de la menor absorción de energía y la exposición adicional resultante de la película. La cantidad de rayos X absorbida por un material aumenta, en general, según aumenta el número atómico.
Las películas lentas tienen, en general, tamaño de grano más pequeño y producen más contraste. Las tamaño de grano. Las películas lentas tienen, en general, tamaño de grano más pequeño y producen más contraste. Las películas lentas se usan cuando se desean claridad óptima y máximo contraste. Las películas rápidas se emplean cuando se van a radiografiar objetos con grandes diferencias de espesor y puede sacrificarse el contraste para acortar el tiempo de exposición. La exposición de una película radiográfica resulta de la radiación directa y de la radiación dispersa. La radiación directa es deseable, es la que forma imagen; la radiación dispersa, que ocurre en el objeto que se examina con rayos X o en los objetos vecinos, produce imágenes indeseables sobre la película y pérdida de contraste. Las pantallas intensificadoras hechas de plomo de 0.005 o 0.010 pulgadas de espesor se usan muchas veces para radiografía a voltajes arriba de 100 k V. El plomo separa mucha radiación dispersa de baja energía. Bajo la acción de los rayos X o de los rayos gamma arriba de 88 k V, una pantalla de plomo también emite electrones que, en contacto íntimo con la película, producen oscurecimiento coherente adicional de la película. El tiempo de exposición puede reducirse materialmente mediante pantallas intensificadoras arriba y abajo de la película.
Una radiografía es una imagen de sombras, puesto que los rayos X y los rayos gamma siguen las leyes de la luz en la formación de sombras. Cuatro factores determinan la mejor claridad geométrica de una imagen; 1) El tamaño efectivo del punto focal de la fuente de radiación debe ser tan pequeño como sea posible. 2) La distancia de la fuente del objeto debe ser adecuada para la apropiada definición del área del objeto más alejada de la película. 3) La película debe estar lo más próxima posible al objeto. 4) El área de interés debe estar en el centro de los haces de rayos X, perpendicular a ellos y paralela a la película de rayos X.
Los penetrómetros se usan para indicar el contraste y definición que existe en una radiografía. El tipo más usado en los Estados Unidos es una placa rectangular pequeña del mismo material que el objeto que se examina con rayos X. Es de espesor uniforme (comúnmente el 2% del espesor del objeto) y tiene agujeros barrenados a través de él. La ASTM especifica diámetros de agujero de una, dos y cuatro veces el espesor del penetrómetro. También se usan los penetrómetros de escalón, alambre y cordón. (Véase "ASTM Materiales Specification E94".)
Todos los materiales pueden inspeccionarse por medios radiográficos, pero hay limitaciones para las configuraciones eje materiales. Con técnicas óptimas, los alambres de 0.0001 pulgadas de diámetro pueden transformarse en pequeños componentes eléctricos. En el otro extremo, los recipientes de presión de acero soldados con espesor de pared de 20 pulg pueden inspeccionarse en forma rutinaria mediante aceleradores de alta energía como fuente de radiación. La radiación de neutrones penetra materiales muy densos, como el plomo, más fácilmente que los rayos X o los rayos gamma, pero es atenuada por los materiales de bajo peso atómico, como el plástico.
Las normas radiográficas son publicadas por ASTM, ASME, AWS y API, principalmente para el descubrimiento de falta de penetración o la falta de fusión en objetos soldados. Los objetos de metal fundido se radiografían para revelar condiciones como contracción, porosidad, gotas calientes, defectos por falta de calor, inclusiones, estructura gruesa, y rajaduras.
El método más común para utilizar la radiación penetrante es el de la película. Sin embargo, también se usan contadores Geíger, semiconductores, fosforescentes (fluoroscopia), foto-conductores (xerorradiografía), cristales de destellos, y tubos vidicon (intensificadores de imagen).
Los peligros para el cuerpo humano debido a la exposición a los rayos X y a los rayos gamma deben ser plenamente conocidos por toda persona responsable del uso del equipo de radiación. NBS es una fuente principal de información respecto de la seguridad en radiación. USAEC especifica la máxima exposición permisible, que es 1.25 r/i4 año. MÉTODOS ULTRASÓNICOS
Los métodos de prueba no destructiva ultrasónicos emplean energía vibracional mecánica de alta frecuencia para revelar y localizar discontinuidades o diferencias estructurales y para medir el espesor de una gran variedad de materiales. Una pulsación eléctrica es generada en un instrumento de prueba y transmitida a un transductor, que convierte la pulsación eléctrica en vibraciones mecánicas. Estas vibraciones de bajo grado de energía se transmiten a través de un líquido de acoplamiento dentro del objeto que sé prueba, en donde la energía ultrasónica se atenúa, se dispersarse refleja o resuena, para indicar condiciones dentro del material. La energía_ de sonido reflejada, transmitida o resonante, se reconvierte en energía eléctrica mediante un transductor y se retorna al instrumento de prueba, en donde se amplifica. La energía recibida se exhibe comúnmente después en un tubo de rayos catódicos. La presencia, posición y amplitud de los ecos indican condiciones del material que se prueba.
Los materiales capaces de ser aprobados por energía ultrasónica son aquellos que transmiten energía vibracional. Los metales se prueban en dimensiones hasta de 30 pies (9.14 m). Pueden probarse plásticos no celulares, cerámica, vidrio, concreto nuevo, materiales orgánicos y hule. Cada material tiene una velocidad de sonido característica, que es una función de su densidad y módulo (elástico o de corte). Las características de materiales determinables a través de la ultrasónica comprenden las discontinuidades estructurales como rajaduras y desligamientos, constantes físicas y difencias metalúrgicas, y espesores (medidos a partir de un lado. una aplicación común de la ultrasónica es la inspección de soldaduras respecto de inclusiones, porosidad y falta de penetración e fusión. Otras aplicaciones incluyen la localización désligamiento en elementos de combustible nuclear, localización del deslirajaduras de fatiga en maquinaria y aplicaciones medicas.la prueba automática se realiza con frecuencia en aplicaciones de fabricación.
Los sistemas ultrasónicos se clasifican como pulsación, eco, en el que se usa un solo transductor, o transmisión pasante, en el que se usan transductores separados de envio y de recepción. Son más comunes los sistemas de pulsación-eco. En cualquier sistema, la energía ultrasónica debe transmitirse hacia dentro del objeto de la prueba y recibirse a partir de él a través de un medio de acoplamiento, ya que el aire no transmite ultrasonido de estas frecuencias. Se emplean como acoplantes agua. Aceite, grasa y glicerina. Se usan dos tipos de prueba: contacto e inmersión. En la prueba de contacto, el transductor se coloca directamente sobre el objeto de prueba. En la prueba dé inmersión , el transductor y el objeto de prueba están separados uno del otro, dentro de un tanque lleno de agua, por una columna de agua o por una rueda llena de agua. La prueba de inmersión elimina el desgaste del transductor y facilita la exploración del objeto de prueba. Los sistemas de exploración tienen general, equipo para impresión en papel para las lecturas de la información de la prueba. Los transductores ultrasónicos son unidades piezoélectricas
Las frecuencias de prueba usadas varían desde 40 kHz hasta 50 MHz. Las aplicaciones para revelar defectos y medir espesores usan frecuencias entre 500 kHz y 25 MHz, con 2.25 y 5 MHz, que son las más utilizadas para la revelación de rajaduras. Las bajas frecuencias (40 kHz a 1.0 MHz) se usan en materíales de bajo módulo elástico o tamaño grande de grano. las frecuencias altas (2.25 a 25 MHz) proveen mejor transformación de pequeños defectos y se utilizan en materiales dé grano fino y secciones delgadas. Las fecuencias arriba de 25 MHz se emplean para investigar y medir propiedades físicas relacionadas con la atenuación acústica.
Los modos de vibración de onda aparte del longitudinal son efectivos para revelar rajaduras que no presentan una superficie de reflexión para el haz ultrasónico, u otras características no revelables por el modo longitudinal. Se insertan cüñas de plástico, agua u otro material, entre la cara del transductor y | el objeto de prueba para convertir, por refracción, los modos vibracionales de corte transversal, de superficie, o Lamb. Como en óptica, la ley de Snell expresa la relación entre los ángulos de haz incidente y refractado; o sea, la relación entre los senos del ángulo a partir de la normal de los haces incidente y refractado de dos medios, es igual que la relación entre las velocidades acústicas de modo en los dos medios.
Las condiciones que limitan la prueba ultrasónica pueden ser la forma del objeto que se prueba, la aspereza de la superficie, el tamaño de grano, la estructura del material, la orientación, del defecto, la selectividad de discontinuidades o la habilidad del operador. La sensitividad es menor para metales de fundición que para los metales trabajados en caliente a causa del tamaño de grano y diferencias de la superficie.las normas de aceptación están establecidas en muchas especificaciones del gobierno, de sociedades nacionales y de compañías (véanse las referencias precedentes). La evaluación que se hace (visualmente o por medios electrónicos automatizados las señales recibidas con las señales obtenidas a partir de bloques de referencia que contienen agujeros de fondo plano entre 8/M pulg (0.40 y 0.325 cm) de diámetro, o de partes que contienen defectos conocidos, agujeros barrenados o muescas maquinadas.
METODOS DE DE CORRIENTE PARÁSITA
Las pruebas no destructivas de corriente parásita están basadas en la correlación entre las propiedades electromagnéticas y las propiedades físicas o estructurales de! objeto que se prueba. Las corrientes parásitas se inducen en los metales, siempre que son puestos dentro de un campo magnético de c.a Estas corrientes parasitas forman un campo magnético secundario que se opone al campo magnético inductor. La presencia de discontinuidades o variaciones del material altera las corrientes parasitas, así cambia la impedancia aparente de la bobina iductora o una una bobina reveladora. La impedancia de la bobina indica relación entre la magnitud y fase de las corrientes parasitas del campo magnético inductor. Esta relación depende de la masa, conductividad, permeabilidad y estructura del metal, y de la frecuencia, intensidad y distribuyendo campo magnético alterno. Las pruebas por corriente |5indican condiciones como tratamiento térmico, com dureza, transformación de fase, profundidad de lie endurecida, trabajo en frío, resistencia, tamaño, Si rajaduras, uniones en homogeneidades. En general, obtenerse datos de correlación para determinar si las limites de prueba para las características deseadas de un fe prueba particular pueden establecerse. A causa de los factores que producen variación en las propiedades magnéticas de los metales debe ponerse cuidado en que esta de los instrumentos a la condición que interesa no pilque ni se duplique por las variaciones debidas a otras sienes.
Unas pruebas de corriente parásita se usan frecuencias de alterna entre 1 y 5 000 000 Hz. La frecuencia Iba -determina la profundidad de penetración dentro del objeto, con motivo del fenómeno superficial". La profundidad de penetración de la profundidad a la que las corrientes parásitas son niquel 37% de su valor en la superficie. En un conducto la profundidad de penetración varia inversamente a adrada del producto de conductividad, permeabilidad y frecuencia Las corrientes parásitas de alta frecuencia son mas sensitivas a los defectos defectos o condiciones superficiales, ¡que las corrientes parásitas de baja frecuencia también son sensitivas a defectos o condiciones internas.las bobinas de prueba son de tres tipos generales: la bobina que rodea un objeto; la bobina de carrete, que se encuentra dentro un objeto; y la bobina de medición, que se coloca sobre superficie del objeto. Las bobinas se clasifican, ' además como absolutas, cuando las pruebas se conducen sin comparación directa con un objeto de referencia dentro de otra bobina o diferenciales, cuando la comparación se hace a través |de dos bobinas conectadas en oposición y serie. Se utilizan muchas variaciones de este tipo de bobinas. La longitud p una bobina de prueba circular no debe ser de más de 4 R) 2 cm), y su forma debe corresponder justamente con la forma del objeto de prueba, para obtener los mejores resultados . Para resultados útiles y congruentes, el diámetro de la bobina no debe ser de más del doble del diámetro del objeto de prueba. Las bobinas pueden ser del tipo de núcleo de aire o de núcleo magnético.
Los instrumentos para analizar y presentar las señales eléctricas que resultan de las pruebas de corriente parásita incluyen una variedad de medios, que varían desde medidores hasta os-ciloscopios. Los circuitos de instrumentos, medidores o alar-mas, se ajustan para ser sensitivos sólo a las señales de cierta fase eléctrica, de manera que se indiquen las condiciones seleccionadas mientras que las otras sean ignoradas. La prueba automática es una de las ventajas del método.
La medición de espesores de capas metálicas y no metálicas sobre los metales se efectúa usando los principios de corriente parásita. Los espesores típicos de capa que se miden varían desde 0.0001 hasta 0.100 pulg (O .00025 a 0.0025 cm). Para que la medición sea posible, la conductividad de la capa metálica debe diferir de la del metal base.
MÉTODOS DE MICROONDA
Los métodos de prueba de microonda utilizan energía electro-magnética para determinar las características de sustancias no metálicas, ya sean sólidas o líquidas. Las frecuencias usadas varían desde 1 hasta 3 000 GHz. Las microondas generadas en un instrumento de prueba se transmiten por una guía de ondas a través del aire hasta el objeto de prueba. El análisis de la energía reflejada o transmitida indica ciertas características del material, como contenido de humedad, composición, estructura, densidad, grado de cura, edad y presencia de defectos. Otras aplicaciones incluyen la medición de espesor y desplazamiento del orden de 0.001 pulg (0.0025 cm) hasta más de 12 pulg (30.4 cm). Los materiales que pueden probarse son la mayor parte de sólidos y líquidos no metálicos, como productos químicos, minerales, plásticos, madera, cerámica, vidrio y hule.
MÉTODOS INFRARROJOS
Las pruebas no destructivas infrarrojas comprenden la revelación de energía electromagnética infrarroja emitida por el objeto que se prueba. Toda la materia produce en forma natural la radiación infrarroja a todas las temperaturas arriba de cero absoluto. Los materiales emiten radiación a intensidades variables, lo que depende de su temperatura y caracteristicas superficiales. Un sistema infrarrojo pasivo revela la radiación natural de un objeto de prueba sin calentar, mientras que un sistema activo emplea una fuente para calentar el objeto de prueba, que luego radia energía infrarroja a un revelador. La indicación sensitiva de temperatura o distribución de temperatura por medio de la revelación infrarroja es útil para localizar irregularidades en los materiales, en el proceso o en el funcionamiento de las partes. La emisión de la clase infrarroja de 0.8 a 15 fj, m se colecta en forma óptica, se filtra, se revela y se amplifica por un instrumento de prueba, que se proyecta para las características del material revelador. Pueden indicarse variaciones de temperatura del orden de 0.01 °F por medidor o por medios gráficos. La teoría de infrarrojos y de los instrumentos se basa en la radiación de un cuerpo negro; por lo que debe corregirse la emisividad eléctricamente en el instrumento de prueba o aritméticamente de las lecturas del instrumento.
ANÁLISIS DE SEÑAL ACÚSTICA
El análisis de señal acústica comprende el análisis de la energía de sonido emitida por un objeto para determinar las características del objeto. El objeto puede ser una simple fundición o un sistema complejo de fabricación. Una prueba pasiva es aquella en que se transmite energía sónica dentro del objeto. En este caso, generalmente se revela un modo de resonancia para correlacionar con rajaduras o variaciones estructurales, que causan un cambio en el módulo efectivo del objeto, como la fundición de hierro nodular. Una prueba activa es aquella en que el objeto emite sonido, como resultado de ser golpeado o de estar en operación. En este caso, las características del objeto pueden correlacionarse con el tiempo de amortiguación de la energía de sonido o con la presencia o ausencia de cierta frecuencia de energía de sonido. El desgaste de cojinetes de maquinaria rotatoria, por ejemplo, puede revelarse muchas veces, antes de la verdadera falla. Sistemas analíticos más complejos pueden vigilar y regular procesos de fabricación basados en el análisis de la energía de sonido emitida
El análisis de señales acústicas es una tecnología distinta de la emisión acústica, en que la deformación produce irrupciones de energía en el objeto. Éstas son reveladas por transductores ultrasónicos acoplados al objeto. El crecimiento de microrrajaduras y la falla incipiente, se advierten por la cuenta de pulsaciones de energía que provienen del objeto o por registro de la razón de tiempo de las pulsaciones de energía de la clase ultrasónica (en general, una frecuencia discreta entre 1 KHz y 1 MHz.
Emisión Acústica
Iniciación de rajadura y razón de crecimiento.
Rajaduras internas en las soldaduras. fricción o desgaste Deformación plástica
Transformación de fase Recipiente de presión.
Estructuras esforzadas.
Turbinas o cajas de engranes.
Investigación mecánica de fracturas.
Soldaduras.
Análisis de señal sónica Vigilancia remota y
continua
Record permanente
Revelación dinámica
(en vez de estática)
de rajaduras
Portátil
Técnicas de triangulación para localizar
defectos
Los transductores
deben colocarse sobre
la superficie
de la parte
Los materiales altamente dúctiles dan emisiones de baja amplitud
La parte debe estar
esforzada o en
operación
Se necesita separar el
ruido del sistema
de prueba
Impacto Acústico
(Derivación)
Áreas desligadas o separación de laminaciones en compuestos laminados, metálicos o no metálicos Rajaduras bajo cabezas de pernos o sujetadores Rajaduras en ruedas o aspas de turbinas Cabezas sueltas de remaches o sujetador Núcleo aplastado
Estructuras de soldadura fuerte o pegadas con adhesivos Montajes con tornillos o remaches Aspas de turbinas Ruedas de turbinas Estructuras compuestas
Portátil Fácil de operar Puede ser automatizado
Récord permanente o lectura positiva
de medidor
No requiere acoplante La geometría de la parte y la masa influyen en los resultados de la prueba.
El impactar e instrumento deben reubicarse para adaptarse a la geometría de la parte.
Se requieren normas de referencia.
Corriente parásita
Rajaduras y uniones de
superficie y bajo
superficie
Contenido de aleación
Variaciones de
tratamiento térmico
Espesor de pared,
espesor de
recubrimiento
Profundidad de grietas
Conductividad
Permeabilidad
Tubería
Alambre
Cojinetes de bolas
"Verificación de
puntos" en todos
los tipos
de superficies
Calibrador de
proximidad
Revelador de metal
Clasificación de metal
Medida de conductividad en % IACS
No requiere habilidad
especial del
operador
Alta velocidad, bajo
costo
Automatización posible
para partes
simétricas
Capacidad para registro
permanente para
partes simétricas
No requiere contacto de
acoplante o
instrumento
Materiales conductivos
Poca profundidad ¿de penetración (sólo paredes delgadas)
Indicaciones ocultas o
falsas causadas por
sensitividad a
variaciones, como
la geometría
la parte .
Requiere normas
de referencia
Variaciones .de permeabilidad
Sónico-parásita
Áreas desligadas en las
estructuras de
panal núcleo de metal o con
cara de metal
Separación de laminaciones en laminados o compuestos
de metal
Núcleo aplastado
Panal núcleo de metal
Panal con cara de metal
Laminados conducto-
res, como compues-
tos de boro o
fibra-grafito
Paneles de metal pegado
Portátil
Simple de operar
No requiere acoplante
Localiza áreas desliga-
das del lado
alejado
Sólo requiere acceso a una superficie
Puede automatizarse
La probeta
deben conteiier;ip|^»gs|»
materiales' ..- ^íyjjjfíKJjjJl-
conductores n¿f¡|j|¡ií{ÍSfi
para estabte»r;{|§|J|í;S|;|S¡
campo corriejttKí|j|S!i|S
parásita . '" :;SÍ3ÍMS?fÍi Requiere normas W!f!Kf^.
rferencia . .:-iíÍKSÍ¡j
Geometría ;de'lttipíiáÍ^ílM
Corriente Eléctrica
Rajaduras
Profundidad de
rajaduras
Resistividad
Espesor de pared
Adelgazamiento de pared inducida
por corrosión
Materiales metálicos
Materiales eléctrica-
mente conductores
Rieles de trenes
Elementos de combustible nuclear
Sólo requiere acceso a
una superficie
Batería o fuente de c.d.
Portátil
' " 'yttSif
Efecto de borde
Contaminación de aSKStffi
-. . . " . ~í.i-'.*";it'i-í'-''-'-**ji!íü
superficie. . - :.SAí|f ;.s!jp
Requiere buen
de superfíc|e,i¡w(j||p||i;j|J¡||
Difícil de autojná^^i|||W E s p a c i a m i efticSl«||M
electrodos'-''^'*»
referencia
Partícula electrizada
Defectos de superficie
en material no
conductor
Perforaciones para
pernos pasando el
metal
y el material
de resplado Rajaduras por esfuerzo
en recubri-
mientos quebradizos
Vidrio
Esmalte de porcelana
Materiales - homogé-
neos, como
recubrimiento
de plástico
o asfalto
Sellos de vidrio a metal
Portátil
Útil en materiales no
prácticos para
inspección
penetrante
Mala
cubrimientos
delgados
Indicaciones
rayas por
hilaza
Condiciones
atmosféricas Descarga de
Partícula filtrada
Rajaduras
Porosidad
Absorción diferencial
Materiales porosos,
como barro, carbón,
metales pulverizados, concreto
Ruedas de esmeril
Aisladores de alta
tensión
Mercancía sanitaria
Partículas coloreadas o
fluorescentes
No deja residuo después
de hornear la parte
a más de 400°F
Se aplica fácil y
rápidamente
Portátil
El tamaño y forma de
partículas deben
seleccionarse
antes de usarse
El poder penetrante del
medio de suspensión
es critico
Debe regularse la con-
centración de
partículas
Irritación de la piel
Fluoroscopia.
(Cineflurografia)
(Kinefloruografia)
Nivel o llenado de
recipientes
Objetos extraños
Componentes internos
Variaciones de densidad
Huecos (disconti-
nuidades)
Formación de defectos
de fundición
Flujo de líquidos
Presencia de cavitación
Operación de válvulas e
interruptores
Combustión de propulsores sólidos
en pequeños motores
cohete
z Imágenes de alto brillo
Vista al tiempo
verdadero
Amplificación de
imagen
Registro permanente
Puede observarse el
objeto que se mueve
Equipo costoso
Sin agudeza geométrica
Probetas gruesas
Velocidad de suceso
a estudiar
Área de visión
Holografía (Acústico - levitación superficie liquido)
Falta de ligazón
Separación de laminaciones
Huecos
Porosidad
Áreas ricas en resina o
pobres en resina
Inclusiones
Variaciones de densidad
Metales
Plásticos
Compuestos
Laminados
Estructuras de panal
Cerámica
Especímenes biológicos
No requiere revelado de
película de holograma
Provee imágenes al tiempo
verdadero
La superficie de líquido
responde rápidamente a
energía ultrasónica
Sólo técnicas de
transmisión total
Los haces objeto y
referencia deben
sobreponerse en la
superficie de líquido
especial
Sólo prueba de
inmersión
Se requiere láser
Holografia (Interferometrica)
Deformación unitaria
Deformación plástica
Rajaduras
Áreas desligadas
Huecos e inclusiones
Vibración
Estructuras pegadas y
compuestas
Neumáticos de
automotores o
naves aéreas
Imágenes de tres
dimensiones
La superficie del objeto
de prueba puede
ser áspera
No requiere preparaciones
especiales de superficie
o recubrimientos
Sin contacto físico con la
probeta de prueba
Requiere local libre de
vibraciones
Base pesada para
amortiguar
vibraciones
Difícil de identificar el
tipo de defecto
.revelado
Infrarojo (radiometros) Falta de ligazón
Puntos calientes
Transferencia de calor
Isotermas
Órdenes de temperatura
Juntas de soldadura fuerte
Juntas ligadas con adhesivo
Placas o recubrimientos
metálicos; áreas
despegadas o espesor
Montajes eléctricos
Vigilancia de temperaturas
Sensitivo a variación de
temperatura de 1.5°F
Récord permanente o
imagen térmica
Cuantitativo
Percepción remota; no se
necesita el contacto con
la parte
Portátil
Emisividad
Detector enfriado con
nitrógeno líquido
Relación crítica
tiempo-temperatura
Mala transformación
para probetas
gruesas
Requiere normas
de referencia
Pruebas de escape
Escapes: Helio
Amoniaco
Humo
Agua
Burbujas de aire
Gas radiactivo
Halógenos
Juntas: Soldadas
De soldadura fuerte
Ligadas con adhesivo
Conjuntos sellados
Cámaras de presión o
de vacío
Tanques para
combustibles o gas
Alta sensitividad a separaciones ligeras
extremadamente
pequeñas no revelable
por otros métodos PND
Sensitividad relacionada
con el método
seleccionado
Se requiere accesibilidad a ambas superficies de la
parte
El metal manchado o los
contaminantes pueden
evitar la revelación
Costo relacionado con la
sensitividad
Particulas Magneticas
Defectos superficiales o ligeramente sub-superficiales;
rajaduras, juntas,
porosidad, inclusiones
Variaciones de
permeabilidad
Extremadamente
sensitivo a
localización
de pequeñas
rajaduras cerradas
Materiales ferromagné-ticos: barra, forjas, soldaduras,
extrusiones, etc.
Ventaja sobre penetrante: indica defectos
subsuperficiales,
sobre todo inclusiones
Relativamente rápido
y de bajo costo
Puede ser portátil
El alineamiento del campo magnético es critico, requiere desmagnetizar las partes después de la prueba. Las partes deben limpiarse antes y después de la inspección. Ocultamiento de la superficie por los recubrimientos
Campo magnetico
Rajaduras
Espesor de pared
Dureza
Fuerza coercitiva
Anisotropia magnética
Campo magnético
Espesor de recubrlmien^
to no magnético
sobre el acero
Materiales ferro-
magnéticos
Desimantación
de barcos
Control del nivel
de líquidos
Búsqueda de tesoros
Espesor de la pared de
materiales no
metálicos
Clasificación de
materiales
Medición de las pro-
piedades de
material
magnético
Puede automatizarse
Descubre fácilmente
objetos magné-
ticos dentro
del material
no magnético
Portátil
Permeabilidad. Requiere normas de referencia efecto de borde poder del instrumento
Microonda
Rajaduras, agujeros
áreas despegadas,
etc., en partes
no metálicas
Cambios de composi-
ción, grado de
cura, contenido
de humedad
Medición de espesores
Constante dieléctrica
Tangente de pérd
Plásticos reforzados
Productos químicos
Cerámica
Resinas
Hule
Madera
Líquidos
Espuma de poliuretano
Prolección para antena
de radar
Entre las ondas de radio
y las infrarrojas en
el espectro
electromagnético
Portátil
Normalmente no se
requiere contacto con
parte de la superficie
Puede automatizarse
No penetra metales. Requiere normas de referencia. Espacios críticos de antena a la parte geometría de la parte. Interferencia a las ondas vibracion
Análisis por activación
de neutrones
Emisión de radicación que resulta por activación de neutrones. Nitrógeno en productos alimenticios. Silicio en metales y minerales Metalurgicas. Exploracion registro de pozos oceanografia. Regulacion de materiales liquidos o solidos mediante proceso en computadora Sistemas automaticos. Exacto del orden de ppm. Rápido.sin contacto con la muestra. Minima preparación de la prueba Riesgo de radicación.
Rápido tiempo de dedicamiento
Penetrantes
Defectos abiertos a la superficie de las partes, rajaduras, porosidad, juntas, traslapos, etc.
Escapes a través de paredes
Todas las partes de superficies no absorbentes (forjas, soldaduras, fundiciones, etc.). Nota: el sangrado de superficies porosas puede ocultar indicaciones o defectos
Bajo costo
Portátil
Las indicaciones pueden
inspeccionarse
visualmente
todavía más Resultados de fácil
interpretación
Las películas de la superficie, como recubrimientos, laminilla y metales manchados, pueden evitar la revelación de los defectos
Las partes deben limpiarse antes y después de la inspección
El defecto debe estar abierto a la superficie
Radiografía, neutrón térmico Contaminación de hidrogeno de las aleaciones del titanio o zircocio. Dispositivos pirotécnicos defectuosos o cargados impropiamente montaje impropio de partes metálicas y no metálicas Dispositivos pirotécnicos
Conjuntos metálicos, no
metálicos
Especímenes biológicos
Elementos combustibles
para reactores nucleares
y barras de control
Alta absorción de neutrones
por hidrógeno, boro,
litio, cadmio, uranio,
plutonio
Baja absorción de
neutrones por la mayor
parte de los metales
Complemento para
radiografía de rayos X
o rayos gamma
Equipo muy costoso
Se requiere acelerador o
reactor nuclear
Requiere físicos
adiestrados
Riesgo de radiación
No portátil
Requiere pantallas de
indio o gadolinio
Radiografía rayos gamma, cobalto 60, iridio192
Defectos y variaciones internos, porosidad, inclusiones, rajaduras, falta de fusión, variaciones geométricas, corrosión En general donde las
máquinas de rayos X no
son adecuadas, a causa
de que la fuente no
puede colocarse dentro
de la parte de
aberturas pequeñas o la
fuente de fuerza no
está disponible
Bajo costó inicial
Registros permanentes;
película
Las fuentes pequeñas
pueden colocarse
dentro de partes
de aberturas pequeñas
Portátil
Bajo contraste
Un nivel de energía
por fuente
Decaimiento de
la fuente
Riesgo de radiación
Necesita operadores
adiestrados
Transformación más
lenta de imagen
Costo relacionado con
el orden de
la energía
Radiografía, rayos x, película
Defectos y variaciones internos, porosidad, inclusiones, rajaduras, falta de fusión, variaciones geométricas, corrosión. Variaciones de densidad Fundiciones
Conjuntos eléctricos
Conjuntos soldados
Productos trabajados,
complejos, delgados
pequeños
Objetos no metálicos
Motores cohete con
carga propulsora
sólida
Registros permanentes, película
Niveles de energía
ajustables
(5 kV — 25 meV)
Alta sensitividad a
cambios de densidad
No requiere acoplante
Las variaciones de
geometría no
afectan la
dirección del
haz de rayos X
Altos costos iniciales
La orientación de defec-
tos lineales dentro
de la parte
pueden ser
desfavorables
Riesgo de radiación
Profundidad de defecto
no indicada
La sensitividad decrece
con el aumento en
radiación dispersa
Radiometría, rayos x, rayos gamma, rayos beta Espesor de la pared espesor niquelado, estañado, etc. Variación en densidad o composición nivel de llenado de letras o envases. Inclusiones o vacios. Lamina, placa, tira, tubería barras de combustible para reactor nuclear. Latas y envases. Partes estañadas, niqueladas,etc. Completamente automático, rápido extremadamente exacto. Control de proceso en computadora portatil Riesgos de radiación. Rayos beta usados solo para recubrimientos ultra delgados decaimiento de la fuente, requiere normas de referencia
Sónico, menos de 0.1 mhz.
Áreas desligadas o separación de laminaciones en compuetos metálicos o no metálicos, o laminados. Resistencia de ligazón cohesiva en condiciones controladas. Núcleo aplastado o fracturado, integridad de ligazón de sujetadores inserto metálico Compuestos o laminados, con soldadura fuerte o ligados con adhesivo, metálicos o no metálicos. Madera laminada. Toberas de motor cohete panales Portátil, fácil de operar, localiza áreas desligadas en el lado lejano, puede automatizarse, solo adquiere acceso a una superficie. La geometría de la superficie influye en los resultados de la prueba. Requiere normas de referencia, las variaciones de adhesivo o de espesor de núcleo influyen en resultados
Térmico (pintura ter-mocrómica, cristales de líquido)
Falta de ligazón puntos calientes transferencia de calor isotermas ordenes de temperatura
Juntas de soldadura fuerte Juntas ligadas con
adhesivo
Recubrimientos o ni-
quelados, estañados,
etc.
Montajes eléctricos
Regulación de
temperaturas
Muy bajo costo inicial Puede aplicarse fácilmente a superficies
difíciles de
inspeccionar por
otros métodos
No requiere habilidad
especial de
operadores
Solo superficies de pared delgada, relación, tiempo, temperatura critica retentividad de imagen afectada por la humedad, requiere normas de referencia
Termoeléctrico
Potencial termo-
eléctrico
Espesor de recubri-
mientos
Propiedades físicas
Efecto Thompson
Empalmes P-N en
los semiconductores
Clasificación de metales
Espesor de recubrimien-
to cerámico
sobre metales
Semiconductores
Portátil
Simple de operar
Sólo requiere acceso a
una superficie
Instrumento caliente difícil de automatizar requiere normas de referencia contaminantes de superficie, recubrimientos conductores
Ultrasónico
(0.1—25 MHz)
Defectos y variaciones
internos; rajaduras,
falta de fusión,
porosidad,
inclusiones,
separación de
laminaciones, falta
de ligazón,
formación
de textura
Espesor o velocidad
Relación de Poisson,
módulo elástico
Clasificación de metales
Espesor de recubrimien-
to cerámico
sobre metales
Semiconductores
Lo más sensitivo a
rajaduras
Resultados de la prueba
conocidos inmedia-
tamente
Capacidad de registro
permanente y auto-
mático
Portátil
Capacidad para alta
penetración
Requiere acoplante, partes complejas delgadas y pequeñas, pueden ser difíciles de verificar, requiere normas de referencia operadores adiestrados para la inspección manual
Las pruebas de partícula magnética son métodos no destructivos ' :'ia determinar discontinuidades en, o cerca de, la superficie -ie los materiales ferromagnéticos. El objeto que se prueba se magnetiza apropiadamente, aplicando sobre su superficie partículas magnéticas finamente divididas. Cuando el objeto se encuentra bien orientado hacia el campo magnético induci-do, la discontinuidad crea un campo de dispersión que atrae y sostiene las partículas, lo cual forma una indicación visible. La dirección y carácter del campo magnético dependen de la ma¬nera como se aplique la fuerza de magnetización y del tipo de
corriente usada. Para la mejor sensitividad, la c< de magnetización debe fluir en una dirección paralel la dirección principal del defecto esperado. Los campos producidos por el paso de la coHente a través del o tan contenidos casi completamente dentro del objeto :|| prueba. Los campos longitudinales,'producidos por bob;iti| yugos, crean polos externos y un campo general de dis Pueden usarse la corriente alterna o la corriente directaiiejí: dia onda, para localizar los defectos de superficie. La coi directa de media onda es más efectiva para localizar bajo la superficie. Las partículas magnéticas pueden secas o como una suspensión húmeda en un liquido similar:
kerosina polvos secos coloreados son ventajosos, cuando se hacen prúebas para defectos bajo la superficie y cuando se prueban objetos que tienen superficies ásperas, como fundiciones y soldaduras. Se prefieren las partículas húmedas para descubrir rajaduras muy finas, como las de fatiga o de lía. Las partículas húmedas fluorescentes se usan para linar objetos con luz ultravioleta. La inspección fluorescente se usa en forma más amplia por su mayor sensibilidad. la aplicación de partículas mientras pasa la corriente de magnetización (método continuo) produce indicaciones más fuertes las obtenidas cuando las partículas se aplican fique la corriente se corta (método residual). La interpretación de las indicaciones de defecto bajo superficie requiere experiencia. Es aconsejable desmagnetizar el objeto de prueba después de la inspección.
Las pruebas de partícula electrizada indican rajaduras diminutas
En materiales no conductores. Las partículas de carbonato de calcio se
cargan positivamente, a medida que se hacen
volar por medio de una pistola rodadora en el objeto de prueba.
Si el objeto es de respaldo metálico, como esmalte de porcelana, no es necesaria otra preparación que la limpieza. Cuando no es
De respaldo metálico, el objeto debe bañarse en una solución acuosa
penetrante y ponerse a secar. La penetración que queda
en las rajaduras provee un abastecimiento móvil de electrones
para la prueba. Se forma una indicación fácilmente visible de polvos
en la rajadura debido a la atracción de las partículas cargadas
positivamente.
METODOS PENETRANTES
Las pruebas de líquido penetrante se aplican para localizar defectos abiertos a la superficie de materiales no porosos. El liquido penetrante se aplica a la superficie del objeto que se prueba por medio de brocha, rocío, flujo o baño. Para que penetre el líquido en los defectos de superficie se requiere tiempo 1 a 30 minutos). El exceso de penetrante se quita después cuidadosamente de la superficie, y la capa absorsíva conocida como revelador, se aplica al objeto para sacar penetrante de los defectos y así, mostrar su localización, forma y tamaño aproximado. El revelador típico es un polvo fino, como talco generalmente en suspensión en un líquido. Los tipos de líquidos penetrantes son 1) para prueba en luz visible, y 2) para prueba | ultravioleta (3650 A). La sensibilidad de la prueba penetrante es mucho más grande, cuando se usa un penetrante fluorecente y el objeto se observa en un local semioscuro. Despues de la prueba, el penetrante y el revelador se quitan lavando con agua y veces con un emulsificador o con un solvente. En la prueba de partícula filtrada, las rajaduras en los objetos porosos (malla 100 o más pequeña) son indicadas por la diferencia en absorción entre una superficie rajada y una libre defecto. un fluido que contiene partículas suspendidas se rocía sobre el objeto que se prueba. Si hay rajadura, las partículas se filtran y se concentran en la superficie a medida que el líquido fluye dentro del área absorbente adicional creada por la rajadura. Se usan partículas fluorescentes o coloreadas para localizar defectos en barro crudo, cierta cerámica horneada, concreto,algunos metales pulverizados, y carburos de tungsteno y de titinio o parcialmente sinterizados.
METODOS RADIOGRÁFICOS ;
Las longitudes de onda de energía electromagnética de la región de 0.01 a 10 A (1 A = 10—8 cm) para examinar el interior de los materiales opacos. La radiación penetrante procede desde su fuente en líneas rectas hasta el objeto que se prueba. Los rayos son absorbidos en forma diferente por el objeto, lo cual depende de la energía de la radiación y de la naturaleza y espesor del material.
Los rayos X de variedad de longitudes de onda resultan cuando repentinamente se detienen los electrones de alta velocidad en un tubo de vacío.-Un tubo de rayos X contiene un filamento caliente (cátodo) y un blanco (ánodo); la intensidad de la radiación es casi directamente proporcional a la corriente del filamento (m A); el voltaje del tubo (k V) determina la capacidad de penetración de los rayos. A medida que aumenta el voltaje, se producen rayos X más intensos y de longitudes de onda más corta. Cuando aumenta la energía de la radiación penetrante, también decrece la diferencia en atenuación entre materiales. Como consecuencia, se obtiene más contraste de imagen de película a voltaje inferior, y puede radiografiarse de una vez a voltaje superior por una mayor serie de espesores.
Se emiten rayos gamma de longitud de onda específica desde los núcleos de los elementos radiactivos naturales, tales como el radio, y de variedad de isótopos radiactivos artificiales producidos en reactores nucleares. Para radiografía industrial, en general, se usan el colbalto 60 y el iridio 192. La duración media de un isótopo es el tiempo requerido para que se desintegre espontáneamente la mitad de material radiactivo. Este tiempo varía desde unas pocas horas hasta muchos años.
Una radiografía es un registro fotográfico producido por el pasaje de radiación penetrante sobre una película. Un vacío o masa reducida aparece como una imagen más oscura en la película, a causa de la menor absorción de energía y la exposición adicional resultante de la película. La cantidad de rayos X absorbida por un material aumenta, en general, según aumenta el número atómico.
Las películas lentas tienen, en general, tamaño de grano más pequeño y producen más contraste. Las tamaño de grano. Las películas lentas tienen, en general, tamaño de grano más pequeño y producen más contraste. Las películas lentas se usan cuando se desean claridad óptima y máximo contraste. Las películas rápidas se emplean cuando se van a radiografiar objetos con grandes diferencias de espesor y puede sacrificarse el contraste para acortar el tiempo de exposición. La exposición de una película radiográfica resulta de la radiación directa y de la radiación dispersa. La radiación directa es deseable, es la que forma imagen; la radiación dispersa, que ocurre en el objeto que se examina con rayos X o en los objetos vecinos, produce imágenes indeseables sobre la película y pérdida de contraste. Las pantallas intensificadoras hechas de plomo de 0.005 o 0.010 pulgadas de espesor se usan muchas veces para radiografía a voltajes arriba de 100 k V. El plomo separa mucha radiación dispersa de baja energía. Bajo la acción de los rayos X o de los rayos gamma arriba de 88 k V, una pantalla de plomo también emite electrones que, en contacto íntimo con la película, producen oscurecimiento coherente adicional de la película. El tiempo de exposición puede reducirse materialmente mediante pantallas intensificadoras arriba y abajo de la película.
Una radiografía es una imagen de sombras, puesto que los rayos X y los rayos gamma siguen las leyes de la luz en la formación de sombras. Cuatro factores determinan la mejor claridad geométrica de una imagen; 1) El tamaño efectivo del punto focal de la fuente de radiación debe ser tan pequeño como sea posible. 2) La distancia de la fuente del objeto debe ser adecuada para la apropiada definición del área del objeto más alejada de la película. 3) La película debe estar lo más próxima posible al objeto. 4) El área de interés debe estar en el centro de los haces de rayos X, perpendicular a ellos y paralela a la película de rayos X.
Los penetrómetros se usan para indicar el contraste y definición que existe en una radiografía. El tipo más usado en los Estados Unidos es una placa rectangular pequeña del mismo material que el objeto que se examina con rayos X. Es de espesor uniforme (comúnmente el 2% del espesor del objeto) y tiene agujeros barrenados a través de él. La ASTM especifica diámetros de agujero de una, dos y cuatro veces el espesor del penetrómetro. También se usan los penetrómetros de escalón, alambre y cordón. (Véase "ASTM Materiales Specification E94".)
Todos los materiales pueden inspeccionarse por medios radiográficos, pero hay limitaciones para las configuraciones eje materiales. Con técnicas óptimas, los alambres de 0.0001 pulgadas de diámetro pueden transformarse en pequeños componentes eléctricos. En el otro extremo, los recipientes de presión de acero soldados con espesor de pared de 20 pulg pueden inspeccionarse en forma rutinaria mediante aceleradores de alta energía como fuente de radiación. La radiación de neutrones penetra materiales muy densos, como el plomo, más fácilmente que los rayos X o los rayos gamma, pero es atenuada por los materiales de bajo peso atómico, como el plástico.
Las normas radiográficas son publicadas por ASTM, ASME, AWS y API, principalmente para el descubrimiento de falta de penetración o la falta de fusión en objetos soldados. Los objetos de metal fundido se radiografían para revelar condiciones como contracción, porosidad, gotas calientes, defectos por falta de calor, inclusiones, estructura gruesa, y rajaduras.
El método más común para utilizar la radiación penetrante es el de la película. Sin embargo, también se usan contadores Geíger, semiconductores, fosforescentes (fluoroscopia), foto-conductores (xerorradiografía), cristales de destellos, y tubos vidicon (intensificadores de imagen).
Los peligros para el cuerpo humano debido a la exposición a los rayos X y a los rayos gamma deben ser plenamente conocidos por toda persona responsable del uso del equipo de radiación. NBS es una fuente principal de información respecto de la seguridad en radiación. USAEC especifica la máxima exposición permisible, que es 1.25 r/i4 año. MÉTODOS ULTRASÓNICOS
Los métodos de prueba no destructiva ultrasónicos emplean energía vibracional mecánica de alta frecuencia para revelar y localizar discontinuidades o diferencias estructurales y para medir el espesor de una gran variedad de materiales. Una pulsación eléctrica es generada en un instrumento de prueba y transmitida a un transductor, que convierte la pulsación eléctrica en vibraciones mecánicas. Estas vibraciones de bajo grado de energía se transmiten a través de un líquido de acoplamiento dentro del objeto que sé prueba, en donde la energía ultrasónica se atenúa, se dispersarse refleja o resuena, para indicar condiciones dentro del material. La energía_ de sonido reflejada, transmitida o resonante, se reconvierte en energía eléctrica mediante un transductor y se retorna al instrumento de prueba, en donde se amplifica. La energía recibida se exhibe comúnmente después en un tubo de rayos catódicos. La presencia, posición y amplitud de los ecos indican condiciones del material que se prueba.
Los materiales capaces de ser aprobados por energía ultrasónica son aquellos que transmiten energía vibracional. Los metales se prueban en dimensiones hasta de 30 pies (9.14 m). Pueden probarse plásticos no celulares, cerámica, vidrio, concreto nuevo, materiales orgánicos y hule. Cada material tiene una velocidad de sonido característica, que es una función de su densidad y módulo (elástico o de corte). Las características de materiales determinables a través de la ultrasónica comprenden las discontinuidades estructurales como rajaduras y desligamientos, constantes físicas y difencias metalúrgicas, y espesores (medidos a partir de un lado. una aplicación común de la ultrasónica es la inspección de soldaduras respecto de inclusiones, porosidad y falta de penetración e fusión. Otras aplicaciones incluyen la localización désligamiento en elementos de combustible nuclear, localización del deslirajaduras de fatiga en maquinaria y aplicaciones medicas.la prueba automática se realiza con frecuencia en aplicaciones de fabricación.
Los sistemas ultrasónicos se clasifican como pulsación, eco, en el que se usa un solo transductor, o transmisión pasante, en el que se usan transductores separados de envio y de recepción. Son más comunes los sistemas de pulsación-eco. En cualquier sistema, la energía ultrasónica debe transmitirse hacia dentro del objeto de la prueba y recibirse a partir de él a través de un medio de acoplamiento, ya que el aire no transmite ultrasonido de estas frecuencias. Se emplean como acoplantes agua. Aceite, grasa y glicerina. Se usan dos tipos de prueba: contacto e inmersión. En la prueba de contacto, el transductor se coloca directamente sobre el objeto de prueba. En la prueba dé inmersión , el transductor y el objeto de prueba están separados uno del otro, dentro de un tanque lleno de agua, por una columna de agua o por una rueda llena de agua. La prueba de inmersión elimina el desgaste del transductor y facilita la exploración del objeto de prueba. Los sistemas de exploración tienen general, equipo para impresión en papel para las lecturas de la información de la prueba. Los transductores ultrasónicos son unidades piezoélectricas
Las frecuencias de prueba usadas varían desde 40 kHz hasta 50 MHz. Las aplicaciones para revelar defectos y medir espesores usan frecuencias entre 500 kHz y 25 MHz, con 2.25 y 5 MHz, que son las más utilizadas para la revelación de rajaduras. Las bajas frecuencias (40 kHz a 1.0 MHz) se usan en materíales de bajo módulo elástico o tamaño grande de grano. las frecuencias altas (2.25 a 25 MHz) proveen mejor transformación de pequeños defectos y se utilizan en materiales dé grano fino y secciones delgadas. Las fecuencias arriba de 25 MHz se emplean para investigar y medir propiedades físicas relacionadas con la atenuación acústica.
Los modos de vibración de onda aparte del longitudinal son efectivos para revelar rajaduras que no presentan una superficie de reflexión para el haz ultrasónico, u otras características no revelables por el modo longitudinal. Se insertan cüñas de plástico, agua u otro material, entre la cara del transductor y | el objeto de prueba para convertir, por refracción, los modos vibracionales de corte transversal, de superficie, o Lamb. Como en óptica, la ley de Snell expresa la relación entre los ángulos de haz incidente y refractado; o sea, la relación entre los senos del ángulo a partir de la normal de los haces incidente y refractado de dos medios, es igual que la relación entre las velocidades acústicas de modo en los dos medios.
Las condiciones que limitan la prueba ultrasónica pueden ser la forma del objeto que se prueba, la aspereza de la superficie, el tamaño de grano, la estructura del material, la orientación, del defecto, la selectividad de discontinuidades o la habilidad del operador. La sensitividad es menor para metales de fundición que para los metales trabajados en caliente a causa del tamaño de grano y diferencias de la superficie.las normas de aceptación están establecidas en muchas especificaciones del gobierno, de sociedades nacionales y de compañías (véanse las referencias precedentes). La evaluación que se hace (visualmente o por medios electrónicos automatizados las señales recibidas con las señales obtenidas a partir de bloques de referencia que contienen agujeros de fondo plano entre 8/M pulg (0.40 y 0.325 cm) de diámetro, o de partes que contienen defectos conocidos, agujeros barrenados o muescas maquinadas.
METODOS DE DE CORRIENTE PARÁSITA
Las pruebas no destructivas de corriente parásita están basadas en la correlación entre las propiedades electromagnéticas y las propiedades físicas o estructurales de! objeto que se prueba. Las corrientes parásitas se inducen en los metales, siempre que son puestos dentro de un campo magnético de c.a Estas corrientes parasitas forman un campo magnético secundario que se opone al campo magnético inductor. La presencia de discontinuidades o variaciones del material altera las corrientes parasitas, así cambia la impedancia aparente de la bobina iductora o una una bobina reveladora. La impedancia de la bobina indica relación entre la magnitud y fase de las corrientes parasitas del campo magnético inductor. Esta relación depende de la masa, conductividad, permeabilidad y estructura del metal, y de la frecuencia, intensidad y distribuyendo campo magnético alterno. Las pruebas por corriente |5indican condiciones como tratamiento térmico, com dureza, transformación de fase, profundidad de lie endurecida, trabajo en frío, resistencia, tamaño, Si rajaduras, uniones en homogeneidades. En general, obtenerse datos de correlación para determinar si las limites de prueba para las características deseadas de un fe prueba particular pueden establecerse. A causa de los factores que producen variación en las propiedades magnéticas de los metales debe ponerse cuidado en que esta de los instrumentos a la condición que interesa no pilque ni se duplique por las variaciones debidas a otras sienes.
Unas pruebas de corriente parásita se usan frecuencias de alterna entre 1 y 5 000 000 Hz. La frecuencia Iba -determina la profundidad de penetración dentro del objeto, con motivo del fenómeno superficial". La profundidad de penetración de la profundidad a la que las corrientes parásitas son niquel 37% de su valor en la superficie. En un conducto la profundidad de penetración varia inversamente a adrada del producto de conductividad, permeabilidad y frecuencia Las corrientes parásitas de alta frecuencia son mas sensitivas a los defectos defectos o condiciones superficiales, ¡que las corrientes parásitas de baja frecuencia también son sensitivas a defectos o condiciones internas.las bobinas de prueba son de tres tipos generales: la bobina que rodea un objeto; la bobina de carrete, que se encuentra dentro un objeto; y la bobina de medición, que se coloca sobre superficie del objeto. Las bobinas se clasifican, ' además como absolutas, cuando las pruebas se conducen sin comparación directa con un objeto de referencia dentro de otra bobina o diferenciales, cuando la comparación se hace a través |de dos bobinas conectadas en oposición y serie. Se utilizan muchas variaciones de este tipo de bobinas. La longitud p una bobina de prueba circular no debe ser de más de 4 R) 2 cm), y su forma debe corresponder justamente con la forma del objeto de prueba, para obtener los mejores resultados . Para resultados útiles y congruentes, el diámetro de la bobina no debe ser de más del doble del diámetro del objeto de prueba. Las bobinas pueden ser del tipo de núcleo de aire o de núcleo magnético.
Los instrumentos para analizar y presentar las señales eléctricas que resultan de las pruebas de corriente parásita incluyen una variedad de medios, que varían desde medidores hasta os-ciloscopios. Los circuitos de instrumentos, medidores o alar-mas, se ajustan para ser sensitivos sólo a las señales de cierta fase eléctrica, de manera que se indiquen las condiciones seleccionadas mientras que las otras sean ignoradas. La prueba automática es una de las ventajas del método.
La medición de espesores de capas metálicas y no metálicas sobre los metales se efectúa usando los principios de corriente parásita. Los espesores típicos de capa que se miden varían desde 0.0001 hasta 0.100 pulg (O .00025 a 0.0025 cm). Para que la medición sea posible, la conductividad de la capa metálica debe diferir de la del metal base.
MÉTODOS DE MICROONDA
Los métodos de prueba de microonda utilizan energía electro-magnética para determinar las características de sustancias no metálicas, ya sean sólidas o líquidas. Las frecuencias usadas varían desde 1 hasta 3 000 GHz. Las microondas generadas en un instrumento de prueba se transmiten por una guía de ondas a través del aire hasta el objeto de prueba. El análisis de la energía reflejada o transmitida indica ciertas características del material, como contenido de humedad, composición, estructura, densidad, grado de cura, edad y presencia de defectos. Otras aplicaciones incluyen la medición de espesor y desplazamiento del orden de 0.001 pulg (0.0025 cm) hasta más de 12 pulg (30.4 cm). Los materiales que pueden probarse son la mayor parte de sólidos y líquidos no metálicos, como productos químicos, minerales, plásticos, madera, cerámica, vidrio y hule.
MÉTODOS INFRARROJOS
Las pruebas no destructivas infrarrojas comprenden la revelación de energía electromagnética infrarroja emitida por el objeto que se prueba. Toda la materia produce en forma natural la radiación infrarroja a todas las temperaturas arriba de cero absoluto. Los materiales emiten radiación a intensidades variables, lo que depende de su temperatura y caracteristicas superficiales. Un sistema infrarrojo pasivo revela la radiación natural de un objeto de prueba sin calentar, mientras que un sistema activo emplea una fuente para calentar el objeto de prueba, que luego radia energía infrarroja a un revelador. La indicación sensitiva de temperatura o distribución de temperatura por medio de la revelación infrarroja es útil para localizar irregularidades en los materiales, en el proceso o en el funcionamiento de las partes. La emisión de la clase infrarroja de 0.8 a 15 fj, m se colecta en forma óptica, se filtra, se revela y se amplifica por un instrumento de prueba, que se proyecta para las características del material revelador. Pueden indicarse variaciones de temperatura del orden de 0.01 °F por medidor o por medios gráficos. La teoría de infrarrojos y de los instrumentos se basa en la radiación de un cuerpo negro; por lo que debe corregirse la emisividad eléctricamente en el instrumento de prueba o aritméticamente de las lecturas del instrumento.
ANÁLISIS DE SEÑAL ACÚSTICA
El análisis de señal acústica comprende el análisis de la energía de sonido emitida por un objeto para determinar las características del objeto. El objeto puede ser una simple fundición o un sistema complejo de fabricación. Una prueba pasiva es aquella en que se transmite energía sónica dentro del objeto. En este caso, generalmente se revela un modo de resonancia para correlacionar con rajaduras o variaciones estructurales, que causan un cambio en el módulo efectivo del objeto, como la fundición de hierro nodular. Una prueba activa es aquella en que el objeto emite sonido, como resultado de ser golpeado o de estar en operación. En este caso, las características del objeto pueden correlacionarse con el tiempo de amortiguación de la energía de sonido o con la presencia o ausencia de cierta frecuencia de energía de sonido. El desgaste de cojinetes de maquinaria rotatoria, por ejemplo, puede revelarse muchas veces, antes de la verdadera falla. Sistemas analíticos más complejos pueden vigilar y regular procesos de fabricación basados en el análisis de la energía de sonido emitida
El análisis de señales acústicas es una tecnología distinta de la emisión acústica, en que la deformación produce irrupciones de energía en el objeto. Éstas son reveladas por transductores ultrasónicos acoplados al objeto. El crecimiento de microrrajaduras y la falla incipiente, se advierten por la cuenta de pulsaciones de energía que provienen del objeto o por registro de la razón de tiempo de las pulsaciones de energía de la clase ultrasónica (en general, una frecuencia discreta entre 1 KHz y 1 MHz.
Inspección visual
La inspección visual (IV), es sin duda una de las Pruebas No Destructivas (PND) más ampliamente utilizada, ya que gracias a esta, uno puede obtener información rápidamente, de la condición superficial de los materiales que se estén inspeccionando, con el simple uso del ojo humano.
Durante la IV, en muchas ocasiones, el ojo humano recibe ayuda de algún dispositivo óptico, ya sea para mejorar la percepción de las imágenes recibidas por el ojo humano (anteojos, lupas, etc.) o bien para proporcionar contacto visual en áreas de difícil acceso, tal es el caso de la IV del interior de tuberías de diámetro pequeño, en cuyo caso se pueden utilizar boroscopios, ya sean estos rígidos o flexibles, pequeñas videocámaras, etc.
Es importante marcar que, el personal que realiza IV debe tener conocimiento sobre los materiales que esté inspeccionando, así como también, del tipo de irregularidades o discontinuidades a detectar en los mismos. Con esto, podemos concluir que el personal que realiza IV debe tener cierto nivel de experiencia en la ejecución de la IV en cierta aplicación (Por ejemplo, la IV de uniones soldadas).
Durante la IV, en muchas ocasiones, el ojo humano recibe ayuda de algún dispositivo óptico, ya sea para mejorar la percepción de las imágenes recibidas por el ojo humano (anteojos, lupas, etc.) o bien para proporcionar contacto visual en áreas de difícil acceso, tal es el caso de la IV del interior de tuberías de diámetro pequeño, en cuyo caso se pueden utilizar boroscopios, ya sean estos rígidos o flexibles, pequeñas videocámaras, etc.
Es importante marcar que, el personal que realiza IV debe tener conocimiento sobre los materiales que esté inspeccionando, así como también, del tipo de irregularidades o discontinuidades a detectar en los mismos. Con esto, podemos concluir que el personal que realiza IV debe tener cierto nivel de experiencia en la ejecución de la IV en cierta aplicación (Por ejemplo, la IV de uniones soldadas).
Pruebas no destructivas
Como su nombre lo indica, las PND son pruebas o ensayos de carácter NO destructivo, que se realizan a los materiales, ya sean éstos metales, plásticos (polímeros), cerámicos o compuestos. Este tipo de pruebas, generalmente se emplea para determinar cierta característica física o química del material en cuestión.
Las principales aplicaciones de las PND las encontramos en:
Detección de discontinuidades (internas y superficiales).
Determinación de composición química.
Detección de fugas.
Medición de espesores y monitoreo de corrosión.
Adherencia entre materiales.
Inspección de uniones soldadas.
Las PND son sumamente importantes en él continúo desarrollo industrial. Gracias a ellas es posible, por ejemplo, determinar la presencia defectos en los materiales o en las soldaduras de equipos tales como recipientes a presión, en los cuales una falla catastrófica puede representar grandes perdidas en dinero, vida humana y daño al medio ambiente.
Las principales PND se muestran en la siguiente Tabla, en la cual, se han agregado las abreviaciones en Inglés, ya que estás en México son comúnmente utilizadas.
Las principales aplicaciones de las PND las encontramos en:
Detección de discontinuidades (internas y superficiales).
Determinación de composición química.
Detección de fugas.
Medición de espesores y monitoreo de corrosión.
Adherencia entre materiales.
Inspección de uniones soldadas.
Las PND son sumamente importantes en él continúo desarrollo industrial. Gracias a ellas es posible, por ejemplo, determinar la presencia defectos en los materiales o en las soldaduras de equipos tales como recipientes a presión, en los cuales una falla catastrófica puede representar grandes perdidas en dinero, vida humana y daño al medio ambiente.
Las principales PND se muestran en la siguiente Tabla, en la cual, se han agregado las abreviaciones en Inglés, ya que estás en México son comúnmente utilizadas.
Clasificación del electrodo por su revestimiento
Los electrodos por su revestimiento conservan o aumentan las propiedades del deposito a realizar. Esto se debe al tipo de componentes de que esta compuesto el revestimiento y el porcentaje de estos, sin embargo todos poseen elementos en común.
Características que aporta el revestimiento a la soldadura:
Penetración.
Presentación.
Tipo de corriente al utilizar.
Polaridad.
Aumento de amperaje sin socavar.
Mayor velocidad de deposito.
Mayor estabilidad del arco.
evita porosidades.
Evita el chisporroteó.
Escorias alcalinas.
Aporte de aleantes.
Evita la oxidación inmediata.
Elimina ácidos existentes en el metal base,
Los electrodos se clasifican por su revestimiento en 5 tipos: Tipo celulósico, Base rutilo, Bajo hidrógeno, Oxido de fierro y Polvo de fierro.
Antes de definir los tipos de electrodos mencionados anteriormente daremos una definición de lo que es el fundente.
* Fundente: Es un material fundible que se usa para disolver y o evitar formaciones de óxidos u otras inclusiones indeseables que se forman al soldar. En términos generales, el fundente de los electrodos esta fabricado a base de celulosa.
1-) Tipo celulósico? Este electrodo contiene en su revestimiento 45% de celulosa. El arco eléctrico del electrodo calienta el recubrimiento descomponiendo la celulosa en ( CO, CO2 y vapor de agua ). Poseen otros elementos como: Bióxido de titanio, que es formador de escorias, Ferro manganeso como desoxidante o reductor. Asbesto como formador de arco y escoria, Silicato de potasio como liga de compuesto y purificador, Silicato de sodio como liga de compuesto.
Este tipo de electrodo forma poca escoria siendo principalmente usado en soldadura vertical descendente y altas penetraciones, efecto causado por la capa gaseosa del recubrimiento, el electrodo presenta un cordón poco vistoso por su tipo irregular y alto chisporroteo.
Su uso se debe a cordones donde es necesario obtener doble acabado ( -Piezas que no se pueden soldar por ambos lados ) por ejemplo en tuberías en el cordón de fondeo y posiciones difíciles.
Son excelentes para soldar aceros con más del 0,25% de carbono y aceros efervescentes.
2-) Base de rutilo? Se destacan por su tipo de acabado y facilidad de manejo su escoria se remueve fácilmente y en algunos casos sola, su contenido de hidrógeno es alto y no requiere un proceso de exactitud.
El nombre de este electrodo es propiamente incorrecto, ya que el contenido de rutilo es principalmente un bióxido de titanio. Por este tipo de revestimiento presta el electrodo para corregir fallas en el tipo de preparación. Este electrodo se utiliza en trabajos de serie y de pocos requerimientos.
3-) Bajo hidrógeno? Este tipo de electrodo produce las soldaduras de más alta calidad debido a su bajo contenido de carbono e hidrógeno. Como elementos componentes del revestimiento tiene: Carbonato de Calcio, que da una reacción básica a la escoria, absorbe y neutraliza impurezas del azufre. Fluorita, Neutraliza las impurezas del fósforo de tipo ácido que son perjudiciales. Manganeso, liga el azufre evitando los sulfuros y proporciona elasticidad a los depósitos.
Se utiliza este tipo de electrodos en aceros con alto contenido de carbono 0,25% aceros efervescentes y en construcción rígida.
4-) Oxido de fierro? Este electrodo se caracteriza por su tipo de escoria liquida (- Propicia para soldar en vertical descendente ) y su alta velocidad de deposito y limpieza.
Posee un alto contenido de manganeso como agente reductor y liga impurezas con la asistencia de silicatos formadores de escoria.
5-) Polvo de fierro? Este electrodo contiene un 50% de fierro en el revestimiento, logrando hacer depósitos de 2.5 veces el alma de los electrodos. Este electrodo, fue hecho para competir con los procesos semiautomáticos se la industria, los tipos de electrodos más usados son el 7018, 7024, el primero en bajo hidrógeno y el segundo en parecido al 7014.
Características que aporta el revestimiento a la soldadura:
Penetración.
Presentación.
Tipo de corriente al utilizar.
Polaridad.
Aumento de amperaje sin socavar.
Mayor velocidad de deposito.
Mayor estabilidad del arco.
evita porosidades.
Evita el chisporroteó.
Escorias alcalinas.
Aporte de aleantes.
Evita la oxidación inmediata.
Elimina ácidos existentes en el metal base,
Los electrodos se clasifican por su revestimiento en 5 tipos: Tipo celulósico, Base rutilo, Bajo hidrógeno, Oxido de fierro y Polvo de fierro.
Antes de definir los tipos de electrodos mencionados anteriormente daremos una definición de lo que es el fundente.
* Fundente: Es un material fundible que se usa para disolver y o evitar formaciones de óxidos u otras inclusiones indeseables que se forman al soldar. En términos generales, el fundente de los electrodos esta fabricado a base de celulosa.
1-) Tipo celulósico? Este electrodo contiene en su revestimiento 45% de celulosa. El arco eléctrico del electrodo calienta el recubrimiento descomponiendo la celulosa en ( CO, CO2 y vapor de agua ). Poseen otros elementos como: Bióxido de titanio, que es formador de escorias, Ferro manganeso como desoxidante o reductor. Asbesto como formador de arco y escoria, Silicato de potasio como liga de compuesto y purificador, Silicato de sodio como liga de compuesto.
Este tipo de electrodo forma poca escoria siendo principalmente usado en soldadura vertical descendente y altas penetraciones, efecto causado por la capa gaseosa del recubrimiento, el electrodo presenta un cordón poco vistoso por su tipo irregular y alto chisporroteo.
Su uso se debe a cordones donde es necesario obtener doble acabado ( -Piezas que no se pueden soldar por ambos lados ) por ejemplo en tuberías en el cordón de fondeo y posiciones difíciles.
Son excelentes para soldar aceros con más del 0,25% de carbono y aceros efervescentes.
2-) Base de rutilo? Se destacan por su tipo de acabado y facilidad de manejo su escoria se remueve fácilmente y en algunos casos sola, su contenido de hidrógeno es alto y no requiere un proceso de exactitud.
El nombre de este electrodo es propiamente incorrecto, ya que el contenido de rutilo es principalmente un bióxido de titanio. Por este tipo de revestimiento presta el electrodo para corregir fallas en el tipo de preparación. Este electrodo se utiliza en trabajos de serie y de pocos requerimientos.
3-) Bajo hidrógeno? Este tipo de electrodo produce las soldaduras de más alta calidad debido a su bajo contenido de carbono e hidrógeno. Como elementos componentes del revestimiento tiene: Carbonato de Calcio, que da una reacción básica a la escoria, absorbe y neutraliza impurezas del azufre. Fluorita, Neutraliza las impurezas del fósforo de tipo ácido que son perjudiciales. Manganeso, liga el azufre evitando los sulfuros y proporciona elasticidad a los depósitos.
Se utiliza este tipo de electrodos en aceros con alto contenido de carbono 0,25% aceros efervescentes y en construcción rígida.
4-) Oxido de fierro? Este electrodo se caracteriza por su tipo de escoria liquida (- Propicia para soldar en vertical descendente ) y su alta velocidad de deposito y limpieza.
Posee un alto contenido de manganeso como agente reductor y liga impurezas con la asistencia de silicatos formadores de escoria.
5-) Polvo de fierro? Este electrodo contiene un 50% de fierro en el revestimiento, logrando hacer depósitos de 2.5 veces el alma de los electrodos. Este electrodo, fue hecho para competir con los procesos semiautomáticos se la industria, los tipos de electrodos más usados son el 7018, 7024, el primero en bajo hidrógeno y el segundo en parecido al 7014.
Posiciones para soldar
Hay cuatro posiciones básicas para soldar: Plana, Vertical, Sobre cabeza y Horizontal.
Estas posiciones se usan para todos los procesos de soldadura, y son independientes del proceso que se use.
Ahora bien, para entender mejor estas cuatros posiciones las definiremos sustancialmente, para que sea asequible al entendimiento de las personas que lean este trabajo o lo escuchen.
1-) Soldadura plana? El metal de la soldadura se deposita sobre el metal base. El metal base actúa como soporte.
2-) Soldadura vertical? El metal base actúa como un soporte parcial solamente, y el metal que ya a sido depositado debe usarse como ayuda.
La soldadura vertical puede ejecutarse de dos maneras diferentes: Una, desde la parte de abajo de la unión hacia la parte superior llamada Superior vertical y otra, de la parte superior de la unión hacia abajo llamada Bajada vertical.
3-) Soldadura horizontal? Como en la soldadura vertical, el metal base da sólo soporte parcial, y el metal de la soldadura que se deposita debe usarse como ayuda.
4-) Soldadura sobre la cabeza? El metal base sostiene ligeramente al metal de la soldadura depositado. Se experimentara poca dificultad en la soldadura vertical o sobre la cabeza, si el charco se conserva plano o poco profundo y no se permite que forme una gota grande.
Estas posiciones se usan para todos los procesos de soldadura, y son independientes del proceso que se use.
Ahora bien, para entender mejor estas cuatros posiciones las definiremos sustancialmente, para que sea asequible al entendimiento de las personas que lean este trabajo o lo escuchen.
1-) Soldadura plana? El metal de la soldadura se deposita sobre el metal base. El metal base actúa como soporte.
2-) Soldadura vertical? El metal base actúa como un soporte parcial solamente, y el metal que ya a sido depositado debe usarse como ayuda.
La soldadura vertical puede ejecutarse de dos maneras diferentes: Una, desde la parte de abajo de la unión hacia la parte superior llamada Superior vertical y otra, de la parte superior de la unión hacia abajo llamada Bajada vertical.
3-) Soldadura horizontal? Como en la soldadura vertical, el metal base da sólo soporte parcial, y el metal de la soldadura que se deposita debe usarse como ayuda.
4-) Soldadura sobre la cabeza? El metal base sostiene ligeramente al metal de la soldadura depositado. Se experimentara poca dificultad en la soldadura vertical o sobre la cabeza, si el charco se conserva plano o poco profundo y no se permite que forme una gota grande.
Aleaciones de níquel
El níquel y su aleaciones pueden clasificarse en los siguientes grupos:
Níquel: puede ser puro, electrolítico (99.56% Ni), níquel carbonilo en polvo y comprimidos (99.95%Ni). También pude ser níquel forjado comercialmente puro (de 99.6 a 99.97% de Ni); y ánodos (99.3%Ni). En estas aleaciones se encuentran el Permaniquel y el Duraniquel. La resistencia a la corrosión del níquel lo hace particularmente útil para conservar la pureza de los productos en el manejo de alimentos, fibras sintéticas álcalis cáusticos, así como en aplicaciones estructurales, cuando es fundamental dicha estructura.
Otras características dela aleación son sus propiedades magnéticas y magnetoestrictivas, sus elevadas conductividades térmicas y eléctricas, su bajo contenido de gas, y su baja presión de vapor.
Níquel y cobre: en esta aleación hay bajo níquel (2 a 13% Ni), cuproníqueles (de 10 a 30% Ni), aleaciones para monedas (25% Ni), aleaciones de resistencia eléctrica controlada (45% Ni), aleaciones no magnéticas (hasta 60% Ni), y aleaciones de alto níquel, metal monel (mas de 50% Ni). A estas aleaciones se la denominan Monel, se caracterizan por tener elevada resistencia mecánica, soldabilidad, excelente resistencia a la corrosión, y tenacidad en un amplio intervalo de temperatura. Tienen un excelente rendimiento en la exposición al agua de mar o salobre en condiciones de alta velocidad.
Níquel y hierro: aleaciones de aceros forjados (de 0.5 a 9% Ni), aceros de aleación colados (de 0.5 a 9% Ni), hierros colados de aleación ( de 1 a 6 y de 14 a 36% Ni), aleaciones magnéticas ( de 20 a 90% Ni), aleaciones no magnéticas (10 a 20% Ni), aceros revestidos de acero inoxidable ( de 5 a 49% Ni), superaleaciones en base de hierro (de 0.2 a 9% Ni), y aleaciones de dilatación térmica controlada, de bajo coeficiente (de 36 a 50% Ni), de dilatación seleccionada (de 22 a 50% Ni). Estas aleaciones son denominadas como Nilo 42, Ni-Span- C 902, y una serie de Incoloy. Estas aleaciones tienen bajo coeficiente de dilatación térmica, que pertenece virtualmente a una temperatura menor que la de Curie para cada aleación.
Hierro, níquel y cromo: son aleaciones resistentes al calor (de 40 a 85% Ni), aleaciones de resistencia eléctrica controlada (de 35 a 60% Ni), superaleaciones a base de hierro (de 9 a 26% Ni), aceros inoxidables (de 2 a 25% Ni), superaleaciones en base de hierro (de 0.2 a 9% Ni), y aceros martensitico de alto níquel (18% Ni).
Níquel, cromo, molibdeno y hierro: se utiliza para aleaciones reforzadas por solucione en base de níquel (de 40 a 80% Ni), y para aleaciones reforzadas por precipitación en base de níquel (de 40 a 90% Ni). Esta aleaciones recibe los nombres de Hastelloy, Inconel, MAR-M- 252, Rene' , Astroloy Udimet, y Waspaloy. Estas aleaciones se crearon principalmente para el servicio en ambientes altamente corrosivos, muchas de ellas poseen buena resistencia a la oxidación, y algunas tienen una resistencia mecánica útil hasta 1093 grados centígrados.
Aleaciones pluvimetalurgicas: estas aleaciones son reforzadas por dispersión en base de níquel (de 78 a 98% Ni), y reforzadas por dispersión de oxido (ODS) ligadas mecánicamente en base de níquel (de 69 a 80% Ni). Se producen por un proceso de metalurgia de polvos patentando en el que se usa dióxido de torio como dispersoide. Las propiedades mecánicas son determinadas en gran medida por la forma de procesamiento.
DESARROLLO DE LA PRACTICA
ALEACIÓN DE NIQUEL-CROMO-HIERRO INCONEL 718
INCONEL® es una marca registrada que abarca aleaciones a base de níquel-cromo, cubriendo un amplio espectro de composiciones y de propiedades. La combinación de níquel y cromo en estas aleaciones provee resistencia tanto a soluciones corrosivas reductoras como oxidantes. El níquel y el cromo actúan también en conjunto para resistir oxidación, carburización y otras formas de deterioro a altas temperaturas. Estas aleaciones no se tornan quebradizas a temperaturas criogénicas, poseen buena resistencia a la tracción y a la fatiga a temperaturas moderadas, y presentan excelentes propiedades de resistencia al flujo y rotura a altas temperaturas.
En la mayoría de las aleaciones INCONEL® las características básicas del sistema níquel-cromo son aumentadas mediante la adición de otros elementos. Algunas de las aleaciones aumentan su resistencia mediante la adición de aluminio, titanio y niobio (columbio). Otras contienen cobalto, cobre, molibdeno o tungsteno para mejorar atributos específicos de resistencia mecánica o a la corrosión. Las aleaciones también contienen hierro en cantidades que varían desde 1% a más del 20%. En la mayoría de los casos los efectos dominantes en las propiedades se deben a los aleantes, salvo el hierro.
Las aplicaciones de estas aleaciones son muy amplias: recipientes para tratamiento térmico, turbinas, aviación, plantas nucleares generadoras de energía, etc.
Sus propiedades químicas:
Níquel: puede ser puro, electrolítico (99.56% Ni), níquel carbonilo en polvo y comprimidos (99.95%Ni). También pude ser níquel forjado comercialmente puro (de 99.6 a 99.97% de Ni); y ánodos (99.3%Ni). En estas aleaciones se encuentran el Permaniquel y el Duraniquel. La resistencia a la corrosión del níquel lo hace particularmente útil para conservar la pureza de los productos en el manejo de alimentos, fibras sintéticas álcalis cáusticos, así como en aplicaciones estructurales, cuando es fundamental dicha estructura.
Otras características dela aleación son sus propiedades magnéticas y magnetoestrictivas, sus elevadas conductividades térmicas y eléctricas, su bajo contenido de gas, y su baja presión de vapor.
Níquel y cobre: en esta aleación hay bajo níquel (2 a 13% Ni), cuproníqueles (de 10 a 30% Ni), aleaciones para monedas (25% Ni), aleaciones de resistencia eléctrica controlada (45% Ni), aleaciones no magnéticas (hasta 60% Ni), y aleaciones de alto níquel, metal monel (mas de 50% Ni). A estas aleaciones se la denominan Monel, se caracterizan por tener elevada resistencia mecánica, soldabilidad, excelente resistencia a la corrosión, y tenacidad en un amplio intervalo de temperatura. Tienen un excelente rendimiento en la exposición al agua de mar o salobre en condiciones de alta velocidad.
Níquel y hierro: aleaciones de aceros forjados (de 0.5 a 9% Ni), aceros de aleación colados (de 0.5 a 9% Ni), hierros colados de aleación ( de 1 a 6 y de 14 a 36% Ni), aleaciones magnéticas ( de 20 a 90% Ni), aleaciones no magnéticas (10 a 20% Ni), aceros revestidos de acero inoxidable ( de 5 a 49% Ni), superaleaciones en base de hierro (de 0.2 a 9% Ni), y aleaciones de dilatación térmica controlada, de bajo coeficiente (de 36 a 50% Ni), de dilatación seleccionada (de 22 a 50% Ni). Estas aleaciones son denominadas como Nilo 42, Ni-Span- C 902, y una serie de Incoloy. Estas aleaciones tienen bajo coeficiente de dilatación térmica, que pertenece virtualmente a una temperatura menor que la de Curie para cada aleación.
Hierro, níquel y cromo: son aleaciones resistentes al calor (de 40 a 85% Ni), aleaciones de resistencia eléctrica controlada (de 35 a 60% Ni), superaleaciones a base de hierro (de 9 a 26% Ni), aceros inoxidables (de 2 a 25% Ni), superaleaciones en base de hierro (de 0.2 a 9% Ni), y aceros martensitico de alto níquel (18% Ni).
Níquel, cromo, molibdeno y hierro: se utiliza para aleaciones reforzadas por solucione en base de níquel (de 40 a 80% Ni), y para aleaciones reforzadas por precipitación en base de níquel (de 40 a 90% Ni). Esta aleaciones recibe los nombres de Hastelloy, Inconel, MAR-M- 252, Rene' , Astroloy Udimet, y Waspaloy. Estas aleaciones se crearon principalmente para el servicio en ambientes altamente corrosivos, muchas de ellas poseen buena resistencia a la oxidación, y algunas tienen una resistencia mecánica útil hasta 1093 grados centígrados.
Aleaciones pluvimetalurgicas: estas aleaciones son reforzadas por dispersión en base de níquel (de 78 a 98% Ni), y reforzadas por dispersión de oxido (ODS) ligadas mecánicamente en base de níquel (de 69 a 80% Ni). Se producen por un proceso de metalurgia de polvos patentando en el que se usa dióxido de torio como dispersoide. Las propiedades mecánicas son determinadas en gran medida por la forma de procesamiento.
DESARROLLO DE LA PRACTICA
ALEACIÓN DE NIQUEL-CROMO-HIERRO INCONEL 718
INCONEL® es una marca registrada que abarca aleaciones a base de níquel-cromo, cubriendo un amplio espectro de composiciones y de propiedades. La combinación de níquel y cromo en estas aleaciones provee resistencia tanto a soluciones corrosivas reductoras como oxidantes. El níquel y el cromo actúan también en conjunto para resistir oxidación, carburización y otras formas de deterioro a altas temperaturas. Estas aleaciones no se tornan quebradizas a temperaturas criogénicas, poseen buena resistencia a la tracción y a la fatiga a temperaturas moderadas, y presentan excelentes propiedades de resistencia al flujo y rotura a altas temperaturas.
En la mayoría de las aleaciones INCONEL® las características básicas del sistema níquel-cromo son aumentadas mediante la adición de otros elementos. Algunas de las aleaciones aumentan su resistencia mediante la adición de aluminio, titanio y niobio (columbio). Otras contienen cobalto, cobre, molibdeno o tungsteno para mejorar atributos específicos de resistencia mecánica o a la corrosión. Las aleaciones también contienen hierro en cantidades que varían desde 1% a más del 20%. En la mayoría de los casos los efectos dominantes en las propiedades se deben a los aleantes, salvo el hierro.
Las aplicaciones de estas aleaciones son muy amplias: recipientes para tratamiento térmico, turbinas, aviación, plantas nucleares generadoras de energía, etc.
Sus propiedades químicas:
Aleaciones de cobre
El cobre tiene numerosas aleaciones, las más conocidas son el latón y el bronce. Las aleaciones de cobre son mas resistentes y duras que el cobre puro, y pueden mejorar sus propiedades mecánicas, tales que la resistencia a la corrosión de la mayoría de las aleaciones es superior a la del cobre comercial. En general estas aleaciones se mecanizan mucho mas fácil.
Latón: es la aleación de cobre y cinc. El latón es mas duro que el cobre, es dúctil y puede forjase en planchas finas. Su maleabilidad varia según la composición y la temperatura, y es distinta si se mezcla con otros metales, incluso en cantidades mínimas. Algunos tipos de latones son maleables únicamente en frió, otros son en caliente, y algunos no lo son en ninguna temperatura. Todos estos tipos de aleaciones se vuelven quebradizas cuando se calientan a una temperatura próxima al punto de fusión.
Bronce: cualquiera delas distintas aleaciones compuestas sobre todo de cobre y estaño. Los componentes del bronce varían; así, cuando contiene al menos un 10% de estaño, la aleación es dura y tiene un punto de fusiona bajo. El bronce es mas resistente y duro que cualquier otra aleación común, excepto el acero.
Bronce fosforoso: el fósforo se añade al bronce que contiene desde 1,5% a 10% de estaño, durante la fusión y el colado para fines desoxidantes. El fósforo aumenta la fluidez del metal fundido, por lo tanto, aumenta la facilidad de colarlo en piezas finas y ayuda a obtener piezas coladas más sanas. Aumenta la dureza y resistencia al desgaste.
Bronce al plomo: el plomo no se alea con el cobre, pero puede mezclarse con el por agitación o mezcla mecánica mientras se halla en el estado liquido y se cuela en moldes, dando como resultado que el plomo quede bien distribuido en toda la pieza en forma de partículas pequeñas. El plomo se añade al bronce con el fin de aumentarla facilidad de mecanizado, y actúa como un autolubricante en piezas que están sometidas a desgaste por deslizamiento. Las partículas de plomo reducen el coeficiente de rozamiento de la aleación.
Bronce al manganeso: es latón de 60% de cobre, 40% de cinc y manganeso hasta 3.5%.
Bronces al níquel: la adición de níquel al bronce y latón mejora sus propiedades mecánicas y se emplea para aumentar la dureza y resistencia al desgaste de los ronces.
Bronce al silicio: contiene de 1 a 4% de silicio, el cual se añade para mejorar las características de endurecimiento por el trabajo en frió.
Bronce al aluminio.
Con estas aleaciones se consiguen materiales dúctiles y maleables (latones), buena conductividad eléctrica, resistencia a ciertas corrosiones, sonoridad (bronces de campana), color (monedas y objetos decorativos). Por estos motivos el cobre es tan utilizado.
Latón: es la aleación de cobre y cinc. El latón es mas duro que el cobre, es dúctil y puede forjase en planchas finas. Su maleabilidad varia según la composición y la temperatura, y es distinta si se mezcla con otros metales, incluso en cantidades mínimas. Algunos tipos de latones son maleables únicamente en frió, otros son en caliente, y algunos no lo son en ninguna temperatura. Todos estos tipos de aleaciones se vuelven quebradizas cuando se calientan a una temperatura próxima al punto de fusión.
Bronce: cualquiera delas distintas aleaciones compuestas sobre todo de cobre y estaño. Los componentes del bronce varían; así, cuando contiene al menos un 10% de estaño, la aleación es dura y tiene un punto de fusiona bajo. El bronce es mas resistente y duro que cualquier otra aleación común, excepto el acero.
Bronce fosforoso: el fósforo se añade al bronce que contiene desde 1,5% a 10% de estaño, durante la fusión y el colado para fines desoxidantes. El fósforo aumenta la fluidez del metal fundido, por lo tanto, aumenta la facilidad de colarlo en piezas finas y ayuda a obtener piezas coladas más sanas. Aumenta la dureza y resistencia al desgaste.
Bronce al plomo: el plomo no se alea con el cobre, pero puede mezclarse con el por agitación o mezcla mecánica mientras se halla en el estado liquido y se cuela en moldes, dando como resultado que el plomo quede bien distribuido en toda la pieza en forma de partículas pequeñas. El plomo se añade al bronce con el fin de aumentarla facilidad de mecanizado, y actúa como un autolubricante en piezas que están sometidas a desgaste por deslizamiento. Las partículas de plomo reducen el coeficiente de rozamiento de la aleación.
Bronce al manganeso: es latón de 60% de cobre, 40% de cinc y manganeso hasta 3.5%.
Bronces al níquel: la adición de níquel al bronce y latón mejora sus propiedades mecánicas y se emplea para aumentar la dureza y resistencia al desgaste de los ronces.
Bronce al silicio: contiene de 1 a 4% de silicio, el cual se añade para mejorar las características de endurecimiento por el trabajo en frió.
Bronce al aluminio.
Con estas aleaciones se consiguen materiales dúctiles y maleables (latones), buena conductividad eléctrica, resistencia a ciertas corrosiones, sonoridad (bronces de campana), color (monedas y objetos decorativos). Por estos motivos el cobre es tan utilizado.
El cobre y sus aleaciones
El cobre fue conocido por primera vez por los romanos; denominándolo metal de Chipre; el cual deriva su nombre. De símbolo Cu, es uno de los metales de mayor uso. El cobre al estado natural ocupa el lugar 25 en abundancia entre los elementos de la corteza terrestre. Frecuentemente se encuentra agregado con otro metales, tales como el oro, la plata, bismuto y plomo, apareciendo en pequeñas partículas en rocas, aunque se han hallado masas compactas de hasta 420 toneladas.
A continuación se encuentran clasificadas las propiedades del cobre:
Propiedades físicas: Elemento metálico de color rojo pardo, brillante, maleable y dúctil. Más pesado que el níquel y más duro que el oro y la plata.
Propiedades químicas: su símbolo química es el Cu; su punto de fusión es de 1083 grados centígrados, mientras que su punto de ebullición es de unos 2567 grados centígrados; y tiene una densidad de 8,9 gramos / centímetros cúbicos. Su masa atómica es de 63,546
Propiedades mecánicas: posee buenas propiedades eléctricas, lo que lo hace de suma importancia para la industria eléctrica. El cobre es muy dúctil, posee gran resistencia a la acción atmosférica. Su ductibilidad es sobrepasada únicamente por la plata y el oro.
El cobre colado tiene una resistencia a la tracción de 1680 kg/ centímetro cuadrados y una dureza de 35 Brinell, el cobre puede ser mas duro trabajándolo en frió, en este estado tiene una resistencia a la tracción de 4900 kg/ centímetro cuadrados y una dureza de 100 Brinell.
El cobre es extremadamente tenaz, teniendo una notable resistencia a la rotura para cargas de choque repentinas. El hecho de que su limite elástico sea solamente un 50% de su coeficiente de rotura, puede tomarse como índice de su habilidad para deformarse sin romperse, cuando se carga por encima de su limite elástico.
El cobre tiene una elevada conductividad del calor y electricidad, la resistencia a la corrosión, así como su maleabilidad, ductilidad.
La resistencia a la tracción de un alambre de cobre estirado es de unos 4200 kg/ centímetros cuadrados. Presenta un alto grado de acritud (se vuelve quebradizo si es sometido a martilleo).
Propiedades tecnológicas: el cobre se puede galvanizar fácilmente como tal o como base para otros metales.
El cobre en bruto se tritura, se lava y se prepara en barras. Los óxidos y carbonatos se reducen con carbono
A continuación se encuentran clasificadas las propiedades del cobre:
Propiedades físicas: Elemento metálico de color rojo pardo, brillante, maleable y dúctil. Más pesado que el níquel y más duro que el oro y la plata.
Propiedades químicas: su símbolo química es el Cu; su punto de fusión es de 1083 grados centígrados, mientras que su punto de ebullición es de unos 2567 grados centígrados; y tiene una densidad de 8,9 gramos / centímetros cúbicos. Su masa atómica es de 63,546
Propiedades mecánicas: posee buenas propiedades eléctricas, lo que lo hace de suma importancia para la industria eléctrica. El cobre es muy dúctil, posee gran resistencia a la acción atmosférica. Su ductibilidad es sobrepasada únicamente por la plata y el oro.
El cobre colado tiene una resistencia a la tracción de 1680 kg/ centímetro cuadrados y una dureza de 35 Brinell, el cobre puede ser mas duro trabajándolo en frió, en este estado tiene una resistencia a la tracción de 4900 kg/ centímetro cuadrados y una dureza de 100 Brinell.
El cobre es extremadamente tenaz, teniendo una notable resistencia a la rotura para cargas de choque repentinas. El hecho de que su limite elástico sea solamente un 50% de su coeficiente de rotura, puede tomarse como índice de su habilidad para deformarse sin romperse, cuando se carga por encima de su limite elástico.
El cobre tiene una elevada conductividad del calor y electricidad, la resistencia a la corrosión, así como su maleabilidad, ductilidad.
La resistencia a la tracción de un alambre de cobre estirado es de unos 4200 kg/ centímetros cuadrados. Presenta un alto grado de acritud (se vuelve quebradizo si es sometido a martilleo).
Propiedades tecnológicas: el cobre se puede galvanizar fácilmente como tal o como base para otros metales.
El cobre en bruto se tritura, se lava y se prepara en barras. Los óxidos y carbonatos se reducen con carbono
El Magnesio y sus Aleaciones
Obtención
El magnesio se obtiene por dos métodos diferentes. Uno de ellos consiste en reducir el mineral en hornos eléctricos con carburo de calcio u otros reductores. En el otro, el metal se obtiene en dos fases: cloruración del mineral (magnesia, dolomía o giobertita) y electrólisis a 700°C del cloruro fundido. El metal se acumula en la superficie del baño y el cloro desprendido se recoge y se aprovecha en la fase de cloruración.
Propiedades mecánicas
El magnesio puro tiene poca resistencia mecánica y plasticidad, su poca plasticidad es debida a que su red es hexagonal y posee pocos planos de deslizamiento. Las bajas propiedades mecánicas excluye la posibilidad de utilizarlo en estado puro como material estructural, pero aleado y tratado térmicamente puede mejorar sus propiedades mecánica. Como el más liviano metal estructural disponible, la combinación de baja densidad y buena resistencia mecánica de las aleaciones de magnesio resulta en una alta relación resistencia-peso. Sobre esta base, es comparable con la mayoría de los materiales estructurales comunes.
Entre los aleantes mas comunes el aluminio y el zinc se introducen para elevar la resistencia mecánica, el manganeso para elevar la resistencia a la corrosión y afinar el tamaño de grano, para esto ultimo se pueden utilizar el circonio y los metales de las tierras raras, el berilio se utiliza para disminuir la tendencia a la inflamación durante la colada.
Debido a su bajo módulo de elasticidad, las aleaciones de magnesio pueden absorber energía elásticamente. Combinado con tensiones moderadas, esto provee excelente resistencia al rayado y alta capacidad de amortiguamiento. El magnesio aleado posee buena resistencia a la fatiga y se comporta particularmente bien en aplicaciones que involucran un gran número de ciclos de tensiones relativamente bajas. Sin embargo, el metal es sensible a la concentración de tensiones, por lo que deberían evitarse muescas, aristas agudas y cambios abruptos de sección.
Las partes de magnesio son generalmente utilizadas a temperaturas que varían desde la ambiente hasta los 175°C. Algunas aleaciones pueden ser usadas en ambientes de servicio de hasta 370°C por breves exposiciones. A temperaturas elevadas se oxida intensamente e incluso se inflama espontáneamente.
Las piezas fundidas tienen una resistencia compresiva prácticamente igual a la tensión de fluencia a la tracción, mientras que en las aleaciones para forja la resistencia a la compresión es considerablemente menor que la fluencia de tracción. Las aleaciones para forja poseen un mayor alargamiento a la rotura, una mayor tensión de rotura y una mayor resistencia a la fatiga.
A pesar de una amplia variación de la dureza con los distintos aleantes, la resistencia a la abrasión varía sólo en un 15 a 20%. Para proteger lugares o zonas de la pieza expuestas a gran roce, se suelen colocar insertos de acero, bronce, o materiales no metálicos. Pueden utilizarse para bujes de poca carga, bajas velocidades, bajas temperaturas y buena lubricación.
En la curva de fatiga se observa que esta se torna paralela al eje entre los 10 y 100 millones de ciclos. El trabajado en frío de las zonas superficiales proclives a fallar por fatiga genera tensiones de compresión residuales que ayudan a mejorar la resistencia a la fatiga.
En estas aleaciones al disminuir la temperatura aumenta la tensión de rotura, tensión de fluencia, y dureza, al tiempo que disminuye la ductilidad. El aumento de la temperatura tiene un efecto adverso sobre la tensión de rotura y de fluencia, mientras que con la aleación magnesio-aluminio-zinc disminuye el módulo elástico, efecto que se atenúa en aleaciones con torio.
Soldabilidad y uniones
Las aleaciones de magnesio son soldables por soldadura de arco con atmósfera protegida de gas inerte y también por soldadura eléctrica de punto.
Las propiedades mecánicas de las soldaduras por arco no difieren en gran medida de las del material soldado, manteniendo aproximadamente un 90% de la resistencia mecánica. Sin embargo, las aleaciones de magnesio-aluminio-zinc son proclives a la corrosión por tensión en las zonas linderas a las soldadas. Para evitarlo, se deben relajar las tensiones mediante un posterior calentamiento y enfriamiento al aire (sin agitar). Las soldaduras de punto son buenas para las tensiones estáticas, pero las propiedades a la fatiga son menores que en juntas soldadas por arco o remachadas.
Otros métodos usados para uniones de aleaciones de magnesio son remachado y adhesivos. Fijaciones mecánicas pueden ser usadas en magnesio, manteniendo las concentraciones de tensiones en un mínimo seguro. Para el remachado se utilizan métodos convencionales, pero sólo los remaches dúctiles de aluminio deberían usarse, preferiblemente aleación 5056-H32, para minimizar la posibilidad de falla por corrosión galvánica. Las juntas por pegado se han transformado en una técnica muy utilizada, las características de fatiga son mejores que en las otras uniones, y las probabilidades de falla debido a concentración de tensiones son minimizadas. Este tipo de junta puede utilizar menores espesores pudiendo lograrse estructuras más livianas; también forma una capa que rellena el espacio entre las mismas formando una aislación entre cualquier tipo de materiales disímiles.
Fabricación
Las aleaciones de magnesio son muy fáciles de mecanizar, pueden ser conformados y fabricados por la mayoría de los procesos de trabajado de metales. A temperatura ambiente, el magnesio se endurece por trabajado rápidamente, reduciendo la conformabilidad en frío; de este modo, el conformado en frío esta limitado a deformación moderada o curvado por rodillo de gran radio.
Las fundiciones de las aleaciones de magnesio son dimensionalmente estables hasta aproximadamente los 95°C. Algunas fundiciones de aleación magnesio-aluminio-zinc pueden experimentar envejecimiento permanente si se usan por encima de esta temperatura por largos períodos. Las coladas de molde permanente (permanent mold-casting) son tan resistentes como las de molde de arena (sand-casting), y pueden proporcionar tolerancias dimensionales más ajustadas, con mejor terminación superficial. Las aplicaciones típicas de la colada por gravedad son componentes de motores de aviación y llantas de vehículos de competición.
El diseño de partes de magnesio por colada inyectada sigue los mismos principios establecidos para otros metales. Las máximas propiedades mecánicas en una aleación típica son desarrolladas en un rango de espesor de pared entre 1,9 y 3,8 mm. Carcazas de herramientas a motor y sierras de dientes articulados, palancas, mandos y bastidores autoportantes son aplicaciones típicas de la colada inyectada.
El magnesio es fácil de trabajar en caliente, por lo que usualmente requiere menos etapas de forjado que otros metales. Curvado, calado y terminado son usualmente las únicas operaciones que se necesitan. Una típica aplicación del forjado de magnesio son los anillos de acoplamiento en fuselajes de misiles.
Las formas usuales de extrusión incluyen perfiles redondos, cuadrados, rectangulares y hexagonales; ángulos, vigas y canales; y una variedad de tubos. Ejemplos de extrusiones de magnesio son bastidores de carga y estructurales para cubiertas militares.
Especificaciones
Las aleaciones de magnesio son designadas por un sistema establecido por la A.S.T.M. (Sociedad Americana para el Ensayo de Materiales), que cubre tanto composiciones químicas como durezas.
Las primeras dos letras de la designación identifican los dos elementos aleantes presentes en mayor cantidad. Las letras son ordenadas en forma decreciente según porcentajes, o alfabéticamente si los elementos se encuentran en igual proporción. Las letras son seguidas de sus respectivos porcentajes redondeados a números enteros, seguidos por una letra final de serie. Esta letra de serie indica alguna variación en composición de algún constituyente aleante menor, o impurezas
El magnesio se obtiene por dos métodos diferentes. Uno de ellos consiste en reducir el mineral en hornos eléctricos con carburo de calcio u otros reductores. En el otro, el metal se obtiene en dos fases: cloruración del mineral (magnesia, dolomía o giobertita) y electrólisis a 700°C del cloruro fundido. El metal se acumula en la superficie del baño y el cloro desprendido se recoge y se aprovecha en la fase de cloruración.
Propiedades mecánicas
El magnesio puro tiene poca resistencia mecánica y plasticidad, su poca plasticidad es debida a que su red es hexagonal y posee pocos planos de deslizamiento. Las bajas propiedades mecánicas excluye la posibilidad de utilizarlo en estado puro como material estructural, pero aleado y tratado térmicamente puede mejorar sus propiedades mecánica. Como el más liviano metal estructural disponible, la combinación de baja densidad y buena resistencia mecánica de las aleaciones de magnesio resulta en una alta relación resistencia-peso. Sobre esta base, es comparable con la mayoría de los materiales estructurales comunes.
Entre los aleantes mas comunes el aluminio y el zinc se introducen para elevar la resistencia mecánica, el manganeso para elevar la resistencia a la corrosión y afinar el tamaño de grano, para esto ultimo se pueden utilizar el circonio y los metales de las tierras raras, el berilio se utiliza para disminuir la tendencia a la inflamación durante la colada.
Debido a su bajo módulo de elasticidad, las aleaciones de magnesio pueden absorber energía elásticamente. Combinado con tensiones moderadas, esto provee excelente resistencia al rayado y alta capacidad de amortiguamiento. El magnesio aleado posee buena resistencia a la fatiga y se comporta particularmente bien en aplicaciones que involucran un gran número de ciclos de tensiones relativamente bajas. Sin embargo, el metal es sensible a la concentración de tensiones, por lo que deberían evitarse muescas, aristas agudas y cambios abruptos de sección.
Las partes de magnesio son generalmente utilizadas a temperaturas que varían desde la ambiente hasta los 175°C. Algunas aleaciones pueden ser usadas en ambientes de servicio de hasta 370°C por breves exposiciones. A temperaturas elevadas se oxida intensamente e incluso se inflama espontáneamente.
Las piezas fundidas tienen una resistencia compresiva prácticamente igual a la tensión de fluencia a la tracción, mientras que en las aleaciones para forja la resistencia a la compresión es considerablemente menor que la fluencia de tracción. Las aleaciones para forja poseen un mayor alargamiento a la rotura, una mayor tensión de rotura y una mayor resistencia a la fatiga.
A pesar de una amplia variación de la dureza con los distintos aleantes, la resistencia a la abrasión varía sólo en un 15 a 20%. Para proteger lugares o zonas de la pieza expuestas a gran roce, se suelen colocar insertos de acero, bronce, o materiales no metálicos. Pueden utilizarse para bujes de poca carga, bajas velocidades, bajas temperaturas y buena lubricación.
En la curva de fatiga se observa que esta se torna paralela al eje entre los 10 y 100 millones de ciclos. El trabajado en frío de las zonas superficiales proclives a fallar por fatiga genera tensiones de compresión residuales que ayudan a mejorar la resistencia a la fatiga.
En estas aleaciones al disminuir la temperatura aumenta la tensión de rotura, tensión de fluencia, y dureza, al tiempo que disminuye la ductilidad. El aumento de la temperatura tiene un efecto adverso sobre la tensión de rotura y de fluencia, mientras que con la aleación magnesio-aluminio-zinc disminuye el módulo elástico, efecto que se atenúa en aleaciones con torio.
Soldabilidad y uniones
Las aleaciones de magnesio son soldables por soldadura de arco con atmósfera protegida de gas inerte y también por soldadura eléctrica de punto.
Las propiedades mecánicas de las soldaduras por arco no difieren en gran medida de las del material soldado, manteniendo aproximadamente un 90% de la resistencia mecánica. Sin embargo, las aleaciones de magnesio-aluminio-zinc son proclives a la corrosión por tensión en las zonas linderas a las soldadas. Para evitarlo, se deben relajar las tensiones mediante un posterior calentamiento y enfriamiento al aire (sin agitar). Las soldaduras de punto son buenas para las tensiones estáticas, pero las propiedades a la fatiga son menores que en juntas soldadas por arco o remachadas.
Otros métodos usados para uniones de aleaciones de magnesio son remachado y adhesivos. Fijaciones mecánicas pueden ser usadas en magnesio, manteniendo las concentraciones de tensiones en un mínimo seguro. Para el remachado se utilizan métodos convencionales, pero sólo los remaches dúctiles de aluminio deberían usarse, preferiblemente aleación 5056-H32, para minimizar la posibilidad de falla por corrosión galvánica. Las juntas por pegado se han transformado en una técnica muy utilizada, las características de fatiga son mejores que en las otras uniones, y las probabilidades de falla debido a concentración de tensiones son minimizadas. Este tipo de junta puede utilizar menores espesores pudiendo lograrse estructuras más livianas; también forma una capa que rellena el espacio entre las mismas formando una aislación entre cualquier tipo de materiales disímiles.
Fabricación
Las aleaciones de magnesio son muy fáciles de mecanizar, pueden ser conformados y fabricados por la mayoría de los procesos de trabajado de metales. A temperatura ambiente, el magnesio se endurece por trabajado rápidamente, reduciendo la conformabilidad en frío; de este modo, el conformado en frío esta limitado a deformación moderada o curvado por rodillo de gran radio.
Las fundiciones de las aleaciones de magnesio son dimensionalmente estables hasta aproximadamente los 95°C. Algunas fundiciones de aleación magnesio-aluminio-zinc pueden experimentar envejecimiento permanente si se usan por encima de esta temperatura por largos períodos. Las coladas de molde permanente (permanent mold-casting) son tan resistentes como las de molde de arena (sand-casting), y pueden proporcionar tolerancias dimensionales más ajustadas, con mejor terminación superficial. Las aplicaciones típicas de la colada por gravedad son componentes de motores de aviación y llantas de vehículos de competición.
El diseño de partes de magnesio por colada inyectada sigue los mismos principios establecidos para otros metales. Las máximas propiedades mecánicas en una aleación típica son desarrolladas en un rango de espesor de pared entre 1,9 y 3,8 mm. Carcazas de herramientas a motor y sierras de dientes articulados, palancas, mandos y bastidores autoportantes son aplicaciones típicas de la colada inyectada.
El magnesio es fácil de trabajar en caliente, por lo que usualmente requiere menos etapas de forjado que otros metales. Curvado, calado y terminado son usualmente las únicas operaciones que se necesitan. Una típica aplicación del forjado de magnesio son los anillos de acoplamiento en fuselajes de misiles.
Las formas usuales de extrusión incluyen perfiles redondos, cuadrados, rectangulares y hexagonales; ángulos, vigas y canales; y una variedad de tubos. Ejemplos de extrusiones de magnesio son bastidores de carga y estructurales para cubiertas militares.
Especificaciones
Las aleaciones de magnesio son designadas por un sistema establecido por la A.S.T.M. (Sociedad Americana para el Ensayo de Materiales), que cubre tanto composiciones químicas como durezas.
Las primeras dos letras de la designación identifican los dos elementos aleantes presentes en mayor cantidad. Las letras son ordenadas en forma decreciente según porcentajes, o alfabéticamente si los elementos se encuentran en igual proporción. Las letras son seguidas de sus respectivos porcentajes redondeados a números enteros, seguidos por una letra final de serie. Esta letra de serie indica alguna variación en composición de algún constituyente aleante menor, o impurezas
La soldadura GTAW
Soldadura TIG (tungsten inert gas) es también conocida como soldadura Heliarc, es un proceso en el que se usa un electrodo no consumible de tungsteno sólido, el electrodo, el arco y el área al rededor de la soldadura fundida son protegidas de la atmósfera por un escudo de gas inerte, si algún metal de aporte es necesario es agregado a la soldadura desde el frente del borde de la soldadura que se va formando.
La Soldadura TIG fue desarrollada inicialmente con el propósito de soldar metales anticorrosivos y otros metales difíciles de soldar, no obstante al pasar del tiempo, su aplicación se ha expandido incluyendo tanto soldaduras como revestimientos endurecedores (hardfacing) en prácticamente todos los metales usados comercialmente.
Dr Weld
Dr Weld
Dr Weld
En cualquier tipo de proceso de soldadura la mejor soldadura, que se puede obtener, es aquella donde la soldadura y el metal base comparten las mismas propiedades químicas, metalúrgicas y físicas, para lograr esas condiciones la soldadura fundida debe estar protegida de la atmósfera durante la operación de la soldadura, de otra forma, el oxigeno y nitrógeno de la atmósfera se combinarían, literalmente, con el metal fundido resultando en una soldadura débil y con porosidad. En la soldadura TIG la zona de soldadura es resguardada de la atmósfera por un gas inerte que es alimentado a través de la antorcha, Argon y Helio pueden ser usados con éxito en este proceso, el Argon es principalmente utilizado por su gran versatilidad en la aplicación exitosa de una gran variedad de metales, además de su alto rendimiento permitiendo soldaduras con un bajo flujo para ejecutar al proceso. El Helio genera un arco mas caliente, permitiendo una elevación del voltaje en el arco del 50-60%. Este calor extra es útil especialmente cuando la soldadura es aplicada en secciones muy pesadas. La mezcla de estos dos gases es posible y se usa para aprovechar los beneficios de ambos, pero la selección del gas o mezcla de gases dependerá de los materiales a soldar.
Dado que la atmósfera esta aislada 100% del área de soldadura y un control muy fino y preciso de la aplicación de calor, las soldaduras TIG, son más fuertes, más dúctiles y más resistentes a la corrosión que las soldaduras hechas con el proceso ordinario de arco manual (electrodo cubierto). Además del hecho de que no se necesita ningún fundente, hace este tipo de soldaduras aplicable a una amplia gama de diferentes procedimientos de unión de metales.
Es imposible que ocurra una corrosión debido a restos de fundente atrapados en la soldadura y los procedimientos de limpieza en la post-soldadura son eliminados, el proceso entero se ejecuta sin salpicaduras o chispas, la soldadura de fusión puede ser ejecutada en casi todos los metales usados industrialmente, incluyendo las aleaciones de Aluminio, Acero Inoxidable, aleaciones de Magnesio, Níquel y las aleaciones con base de Níquel, Cobre, Cobre-Silicón, Cobre-Níquel, Plata, Bronce fosforico, las aleaciones de acero de
alto carbón y bajo carbón, Hierro Colado (cast iron) y otros. El proceso también es ampliamente conocido por su versatilidad para soldar materiales no similares y aplicar capas de endurecimiento de diferentes materiales al acero.
La Soldadura TIG fue desarrollada inicialmente con el propósito de soldar metales anticorrosivos y otros metales difíciles de soldar, no obstante al pasar del tiempo, su aplicación se ha expandido incluyendo tanto soldaduras como revestimientos endurecedores (hardfacing) en prácticamente todos los metales usados comercialmente.
Dr Weld
Dr Weld
Dr Weld
En cualquier tipo de proceso de soldadura la mejor soldadura, que se puede obtener, es aquella donde la soldadura y el metal base comparten las mismas propiedades químicas, metalúrgicas y físicas, para lograr esas condiciones la soldadura fundida debe estar protegida de la atmósfera durante la operación de la soldadura, de otra forma, el oxigeno y nitrógeno de la atmósfera se combinarían, literalmente, con el metal fundido resultando en una soldadura débil y con porosidad. En la soldadura TIG la zona de soldadura es resguardada de la atmósfera por un gas inerte que es alimentado a través de la antorcha, Argon y Helio pueden ser usados con éxito en este proceso, el Argon es principalmente utilizado por su gran versatilidad en la aplicación exitosa de una gran variedad de metales, además de su alto rendimiento permitiendo soldaduras con un bajo flujo para ejecutar al proceso. El Helio genera un arco mas caliente, permitiendo una elevación del voltaje en el arco del 50-60%. Este calor extra es útil especialmente cuando la soldadura es aplicada en secciones muy pesadas. La mezcla de estos dos gases es posible y se usa para aprovechar los beneficios de ambos, pero la selección del gas o mezcla de gases dependerá de los materiales a soldar.
Dado que la atmósfera esta aislada 100% del área de soldadura y un control muy fino y preciso de la aplicación de calor, las soldaduras TIG, son más fuertes, más dúctiles y más resistentes a la corrosión que las soldaduras hechas con el proceso ordinario de arco manual (electrodo cubierto). Además del hecho de que no se necesita ningún fundente, hace este tipo de soldaduras aplicable a una amplia gama de diferentes procedimientos de unión de metales.
Es imposible que ocurra una corrosión debido a restos de fundente atrapados en la soldadura y los procedimientos de limpieza en la post-soldadura son eliminados, el proceso entero se ejecuta sin salpicaduras o chispas, la soldadura de fusión puede ser ejecutada en casi todos los metales usados industrialmente, incluyendo las aleaciones de Aluminio, Acero Inoxidable, aleaciones de Magnesio, Níquel y las aleaciones con base de Níquel, Cobre, Cobre-Silicón, Cobre-Níquel, Plata, Bronce fosforico, las aleaciones de acero de
alto carbón y bajo carbón, Hierro Colado (cast iron) y otros. El proceso también es ampliamente conocido por su versatilidad para soldar materiales no similares y aplicar capas de endurecimiento de diferentes materiales al acero.
Soldadura por electrodo consumible protegido
Este método resulta similar al anterior, con la salvedad de que en los dos tipos de soldadura por electrodo consumible protegido, MIG (Metal Inert Gas) y MAG (Metal Active Gas), es este electrodo el alimento del cordón de soldadura. El arco eléctrico está protegido, como en el caso anterior, por un flujo continuo de gas que garantiza una unión limpia y en buenas condiciones.
En la soldadura MIG, como su nombre indica, el gas es inerte; no participa en modo alguno en la reacción de soldadura. Su función es proteger la zona crítica de la soldadura de oxidaciones e impurezas exteriores. Se emplean usualmente los mismos gases que en el caso de electrodo no consumible, argón, menos frecuentemente helio, y mezcla de ambos.
En la soldadura MAG, en cambio, el gas utilizado participa de forma activa en la soldadura. Su zona de influencia puede ser oxidante o reductora, ya se utilicen gases como el dióxido de carbono o el argón mezclado con oxígeno. El problema de usar CO2 en la soldadura es que la unión resultante, debido al oxígeno liberado, resulta muy porosa. Además, sólo se puede usar para soldar acero, por lo que su uso queda restringido a las ocasiones en las que es necesario soldar grandes cantidades de material y en las que la porosidad resultante no es un problema a tener en cuenta.
El uso de los métodos de soldadura MIG y MAG es cada vez más frecuente en el sector industrial. En la actualidad, es uno de los métodos más utilizados en Europa occidental, Estados Unidos y Japón en soldaduras de fábrica. Ello se debe, entre otras cosas, a su elevada productividad y a la facilidad de automatización, lo que le ha valido abrirse un hueco en la industria automovilística. La flexibilidad es la característica más sobresaliente del método MIG / MAG, ya que permite soldar aceros de baja aleación, aceros inoxidables, aluminio y cobre, en espesores a partir de los 0,5 mm y en todas las posiciones. La protección por gas garantiza un cordón de soldadura continuo y uniforme, además de libre de impurezas y escorias. Además, la soldadura MIG / MAG es un método limpio y compatible con todas las medidas de protección para el medio ambiente.
En contra, su mayor problema es la necesidad de aporte tanto de gas como de electrodo, lo que multiplica las posibilidades de fallo del aparato, además del lógico encarecimiento del proceso. La soldadura MIG/MAG es intrínsecamente más productiva que la soldadura MMA, donde se pierde productividad cada vez que se produce una parada para reponer el electrodo consumido. Las pérdidas materiales también se producen con la soldadura MMA, cuando la parte última del electrodo es desechada. Por cada kilogramo de electrodo revestido comprado, alrededor del 65% forma parte del material depositado (el resto es desechado). La utilización de hilos sólidos e hilos tubulares ha aumentado esta eficiencia hasta el 80-95%. La soldadura MIG/MAG es un proceso versátil, pudiendo depositar el metal a una gran velocidad y en todas las posiciones. El procedimiento es muy utilizado en espesores delgados y medios, en fabricaciones de acero y estructuras de aleaciones de aluminio, especialmente donde se requiere un gran porcentaje de trabajo manual. La introducción de hilos tubulares está encontrando cada vez más, su aplicación en los espesores fuertes que se dan en estructuras de acero pesadas.
Soldadura por arco sumergido [editar]El proceso de soldadura por arco sumergido, también llamado proceso SAW (Submerged Arc Welding), tiene como detalle más característico el empleo de un flujo continuo de material protector en polvo o granulado, llamado flux. Esta sustancia protege el arco y el baño de fusión de la atmósfera, de tal forma que ambos permanecen invisibles durante la soldadura. Parte del flux funde, y con ello protege y estabiliza el arco, genera escoria que aísla el cordón, e incluso puede contribuir a la aleación. El resto del flux, no fundido, se recoge tras el paso del arco para su reutilización. Este proceso está totalmente automatizado y permite obtener grandes rendimientos.
El electrodo de soldadura SAW es consumible, con lo que no es necesaria aportación externa de fundente. Se comercializa en forma de hilo, macizo o hueco con el flux dentro (de forma que no se requiere un conducto de aporte sino sólo uno de recogida), de alrededor de 0,5 mm de espesor.
El flux, o mejor dicho, los fluxes, son mezclas de compuestos minerales varios (SIO2, CaO, MnO, etc…) con determinadas características de escorificación, viscosidad, etc. Obviamente, cada fabricante mantiene la composición y el proceso de obtención del flux en secreto, pero, en general, se clasifican en fundidos (se obtienen por fusión de los elementos), aglomerados (se cohesionan con aglomerantes; cerámicos, silicato potásico, etc.) y mezclados mecánicamente (simples mezclas de otros fluxes). Ya que el flux puede actuar como elemento fundente, la adición en él de polvo metálico optimiza bastante el proceso, mejora la tenacidad de la unión y evita un indeseable aumento del tamaño de grano en el metal base.
Dependiendo del equipo y del diámetro del hilo de electrodo, este proceso se trabaja con intensidades de hasta 1600 amperios, con corrientes continuas (electrodo positivo y base negativa) o alternas.
Este proceso es bastante versátil; se usa en general para unir metales férreos y aleaciones, y para recubrir materiales contra la corrosión (overlay). Además, permite la soldadura de piezas con poca separación entre ellas. El arco actúa bajo el flux, evitando salpicaduras y contaminación del cordón, y alimentándose, si es necesario, del propio flux, que además evita que el arco se desestabilice por corrientes de aire. La soldadura SAW puede aplicarse a gran velocidad en posiciones de sobremesa, para casi cualquier tipo de material y es altamente automatizable. El cordón obtenido en estos soldeos es sano y de buen aspecto visual. Una característica mejora del proceso SAW es la soldadura en tándem, mediante la cual se aplican dos electrodos a un mismo baño. Así se aumenta la calidad de la soldadura, ya que uno de los electrodos se encarga de la penetración y el volumen del cordón, mientras que el segundo maneja lo parámetros de geometría y tamaño.
En cambio, la mayor limitación de este proceso es que solo puede aplicarse en posiciones de sobremesa y cornisa, ya que de otra manera el flux se derramaría. Flux que ha de ser continuamente aportado, lo cual encarece el procedimiento y aumenta sus probabilidades de fallo (hay que alimentar tanto el rollo de electrodo como el flux); además, si se contamina por agentes externos, la calidad del cordón disminuye bastante. A pesar de que puede unir materiales poco separados, no es recomendable para unir espesores menores de 5mm.
Este proceso tiene su mayor campo de aplicación en la fabricación de tuberías de acero en espiral y, en general, en la soldadura de casi cualquier tipo de aceros (especialmente los inoxidables).
Seguridad [editar]Según la NASD (Nacional Ag Safety Database), las medidas de seguridad necesarias para trabajar con soldadura con arco son las siguientes.
Recomendaciones generales sobre soldadura con arco [editar]Antes de empezar cualquier operación de soldadura de arco, se debe hacer una inspección completa del soldador y de la zona donde se va a usar. Todos los objetos susceptibles de arder deben ser retirados del área de trabajo, y debe haber un extintor apropiado de PQS o de CO2 a la mano, no sin antes recordar que en ocasiones puede tener maguera de espuma mecánica.
Los interruptores de las máquinas necesarias para el soldeo deben poderse desconectar rápida y fácilmente. La alimentación estará desconectada siempre que no se esté soldando, y contará con una toma de tierra
Los portaelectrodos no deben usarse si tienen los cables sueltos y las tenazas o los aislantes dañados.
La operación de soldadura deberá llevarse a cabo en un lugar bien ventilado pero sin corrientes de aire que perjudiquen la estabilidad del arco. El techo del lugar donde se suelde tendrá que ser alto o disponer de un sistema de ventilación adecuado. Las naves o talleres grandes pueden tener corrientes no detectadas que deben bloquearse
En la soldadura MIG, como su nombre indica, el gas es inerte; no participa en modo alguno en la reacción de soldadura. Su función es proteger la zona crítica de la soldadura de oxidaciones e impurezas exteriores. Se emplean usualmente los mismos gases que en el caso de electrodo no consumible, argón, menos frecuentemente helio, y mezcla de ambos.
En la soldadura MAG, en cambio, el gas utilizado participa de forma activa en la soldadura. Su zona de influencia puede ser oxidante o reductora, ya se utilicen gases como el dióxido de carbono o el argón mezclado con oxígeno. El problema de usar CO2 en la soldadura es que la unión resultante, debido al oxígeno liberado, resulta muy porosa. Además, sólo se puede usar para soldar acero, por lo que su uso queda restringido a las ocasiones en las que es necesario soldar grandes cantidades de material y en las que la porosidad resultante no es un problema a tener en cuenta.
El uso de los métodos de soldadura MIG y MAG es cada vez más frecuente en el sector industrial. En la actualidad, es uno de los métodos más utilizados en Europa occidental, Estados Unidos y Japón en soldaduras de fábrica. Ello se debe, entre otras cosas, a su elevada productividad y a la facilidad de automatización, lo que le ha valido abrirse un hueco en la industria automovilística. La flexibilidad es la característica más sobresaliente del método MIG / MAG, ya que permite soldar aceros de baja aleación, aceros inoxidables, aluminio y cobre, en espesores a partir de los 0,5 mm y en todas las posiciones. La protección por gas garantiza un cordón de soldadura continuo y uniforme, además de libre de impurezas y escorias. Además, la soldadura MIG / MAG es un método limpio y compatible con todas las medidas de protección para el medio ambiente.
En contra, su mayor problema es la necesidad de aporte tanto de gas como de electrodo, lo que multiplica las posibilidades de fallo del aparato, además del lógico encarecimiento del proceso. La soldadura MIG/MAG es intrínsecamente más productiva que la soldadura MMA, donde se pierde productividad cada vez que se produce una parada para reponer el electrodo consumido. Las pérdidas materiales también se producen con la soldadura MMA, cuando la parte última del electrodo es desechada. Por cada kilogramo de electrodo revestido comprado, alrededor del 65% forma parte del material depositado (el resto es desechado). La utilización de hilos sólidos e hilos tubulares ha aumentado esta eficiencia hasta el 80-95%. La soldadura MIG/MAG es un proceso versátil, pudiendo depositar el metal a una gran velocidad y en todas las posiciones. El procedimiento es muy utilizado en espesores delgados y medios, en fabricaciones de acero y estructuras de aleaciones de aluminio, especialmente donde se requiere un gran porcentaje de trabajo manual. La introducción de hilos tubulares está encontrando cada vez más, su aplicación en los espesores fuertes que se dan en estructuras de acero pesadas.
Soldadura por arco sumergido [editar]El proceso de soldadura por arco sumergido, también llamado proceso SAW (Submerged Arc Welding), tiene como detalle más característico el empleo de un flujo continuo de material protector en polvo o granulado, llamado flux. Esta sustancia protege el arco y el baño de fusión de la atmósfera, de tal forma que ambos permanecen invisibles durante la soldadura. Parte del flux funde, y con ello protege y estabiliza el arco, genera escoria que aísla el cordón, e incluso puede contribuir a la aleación. El resto del flux, no fundido, se recoge tras el paso del arco para su reutilización. Este proceso está totalmente automatizado y permite obtener grandes rendimientos.
El electrodo de soldadura SAW es consumible, con lo que no es necesaria aportación externa de fundente. Se comercializa en forma de hilo, macizo o hueco con el flux dentro (de forma que no se requiere un conducto de aporte sino sólo uno de recogida), de alrededor de 0,5 mm de espesor.
El flux, o mejor dicho, los fluxes, son mezclas de compuestos minerales varios (SIO2, CaO, MnO, etc…) con determinadas características de escorificación, viscosidad, etc. Obviamente, cada fabricante mantiene la composición y el proceso de obtención del flux en secreto, pero, en general, se clasifican en fundidos (se obtienen por fusión de los elementos), aglomerados (se cohesionan con aglomerantes; cerámicos, silicato potásico, etc.) y mezclados mecánicamente (simples mezclas de otros fluxes). Ya que el flux puede actuar como elemento fundente, la adición en él de polvo metálico optimiza bastante el proceso, mejora la tenacidad de la unión y evita un indeseable aumento del tamaño de grano en el metal base.
Dependiendo del equipo y del diámetro del hilo de electrodo, este proceso se trabaja con intensidades de hasta 1600 amperios, con corrientes continuas (electrodo positivo y base negativa) o alternas.
Este proceso es bastante versátil; se usa en general para unir metales férreos y aleaciones, y para recubrir materiales contra la corrosión (overlay). Además, permite la soldadura de piezas con poca separación entre ellas. El arco actúa bajo el flux, evitando salpicaduras y contaminación del cordón, y alimentándose, si es necesario, del propio flux, que además evita que el arco se desestabilice por corrientes de aire. La soldadura SAW puede aplicarse a gran velocidad en posiciones de sobremesa, para casi cualquier tipo de material y es altamente automatizable. El cordón obtenido en estos soldeos es sano y de buen aspecto visual. Una característica mejora del proceso SAW es la soldadura en tándem, mediante la cual se aplican dos electrodos a un mismo baño. Así se aumenta la calidad de la soldadura, ya que uno de los electrodos se encarga de la penetración y el volumen del cordón, mientras que el segundo maneja lo parámetros de geometría y tamaño.
En cambio, la mayor limitación de este proceso es que solo puede aplicarse en posiciones de sobremesa y cornisa, ya que de otra manera el flux se derramaría. Flux que ha de ser continuamente aportado, lo cual encarece el procedimiento y aumenta sus probabilidades de fallo (hay que alimentar tanto el rollo de electrodo como el flux); además, si se contamina por agentes externos, la calidad del cordón disminuye bastante. A pesar de que puede unir materiales poco separados, no es recomendable para unir espesores menores de 5mm.
Este proceso tiene su mayor campo de aplicación en la fabricación de tuberías de acero en espiral y, en general, en la soldadura de casi cualquier tipo de aceros (especialmente los inoxidables).
Seguridad [editar]Según la NASD (Nacional Ag Safety Database), las medidas de seguridad necesarias para trabajar con soldadura con arco son las siguientes.
Recomendaciones generales sobre soldadura con arco [editar]Antes de empezar cualquier operación de soldadura de arco, se debe hacer una inspección completa del soldador y de la zona donde se va a usar. Todos los objetos susceptibles de arder deben ser retirados del área de trabajo, y debe haber un extintor apropiado de PQS o de CO2 a la mano, no sin antes recordar que en ocasiones puede tener maguera de espuma mecánica.
Los interruptores de las máquinas necesarias para el soldeo deben poderse desconectar rápida y fácilmente. La alimentación estará desconectada siempre que no se esté soldando, y contará con una toma de tierra
Los portaelectrodos no deben usarse si tienen los cables sueltos y las tenazas o los aislantes dañados.
La operación de soldadura deberá llevarse a cabo en un lugar bien ventilado pero sin corrientes de aire que perjudiquen la estabilidad del arco. El techo del lugar donde se suelde tendrá que ser alto o disponer de un sistema de ventilación adecuado. Las naves o talleres grandes pueden tener corrientes no detectadas que deben bloquearse
soldadura por electrodo
Soldadura por electrodo no consumible protegido [editar]Artículo principal: Soldadura TIG
El objetivo fundamental en cualquier operación de soldadura es el de conseguir una junta con la misma característica del metal base. Este resultado sólo puede obtenerse si el baño de fusión está completamente aislado de la atmósfera durante toda la operación de soldeo. De no ser así, tanto el oxígeno como el nitrógeno del aire serán absorbidos por el metal en estado de fusión y la soldadura quedará porosa y frágil. En este tipo de soldadura se utiliza como medio de protección un chorro de gas que impide la contaminación de la junta. Tanto este como el siguiente proceso de soldeo tienen en común la protección del electrodo por medio de dicho gas. La soldadura por electrodo no consumible, también llamada Soldadura TIG (siglas de Tungsten Inert Gas), se caracteriza por el empleo de un electrodo permanente que normalmente, como indica el nombre, es de tungsteno.
Este método de soldadura se patentó en 1920 pero no se empezó a utilizar de manera generalizada hasta 1940, dado su coste y complejidad técnica.
A diferencia que en las soldaduras de electrodo consumible, en este caso el metal que formará el cordón de soldadura debe ser añadido externamente, a no ser que las piezas a soldar sean específicamente delgadas y no sea necesario. El metal de aportación debe ser de la misma composición o similar que el metal base; incluso, en algunos casos, puede utilizarse satisfactoriamente como material de aportación una tira obtenida de las propias chapas a soldar.
La inyección del gas a la zona de soldeo se consigue mediante una canalización que llega directamente a la punta del electrodo, rodeándolo. Dada la elevada resistencia a la temperatura del tungsteno (funde a 3410 °C), acompañada de la protección del gas, la punta del electrodo apenas se desgasta tras un uso prolongado. Es conveniente, eso sí, repasar la terminación en punta, ya que una geometría poco adecuada perjudicaría en gran medida la calidad del soldado. Respecto al gas, los más utilizados son el argón, el helio, y mezclas de ambos. El helio, gas noble (inerte, de ahí el nombre de soldadura por gas inerte) es más usado en los Estados Unidos, dado que allí se obtiene de forma económica en yacimientos de gas natural. Este gas deja un cordón de soldadura más achatado y menos profundo que el argón. Este último, más utilizado en Europa por su bajo precio en comparación con el helio, deja un cordón más triangular y que se infiltra en la soldadura. Una mezcla de ambos gases proporcionará un cordón de soldadura con características intermedias entre los dos.
La soldadura TIG se trabaja con corrientes continua y alterna. En corriente continua y polaridad directa, las intensidades de corriente son del orden de 50 a 500 amperios. Con esta polarización se consigue mayor penetración y un aumento en la duración del electrodo. Con polarización inversa, el baño de fusión es mayor pero hay menor penetración; las intensidades oscilan entre 5 y 60 A. La corriente alterna combina las ventajas de las dos anteriores, pero en contra da un arco poco estable y difícil de cebar.
La gran ventaja de este método de soldadura es, básicamente, la obtención de cordones más resistentes, más dúctiles y menos sensibles a la corrosión que en el resto de procedimientos, ya que el gas protector impide el contacto entre la atmósfera y el baño de fusión. Además, dicho gas simplifica notablemente el soldeo de metales no ferrosos, por no requerir el empleo de desoxidantes, con las deformaciones o inclusiones de escoria que pueden implicar. Otra ventaja de la soldadura por arco con protección gaseosa es la que permite obtener soldaduras limpias y uniformes debido a la escasez de humos y proyecciones; la movilidad del gas que rodea al arco transparente permite al soldador ver claramente lo que está haciendo en todo momento, lo que repercute favorablemente en la calidad de la soldadura. El cordón obtenido es por tanto de un buen acabado superficial, que puede mejorarse con sencillas operaciones de acabado, lo que incide favorablemente en los costes de producción. Además, la deformación que se produce en las inmediaciones del cordón de soldadura es menor.
Como inconvenientes está la necesidad de proporcionar un flujo continuo de gas, con la subsiguiente instalación de tuberías, bombonas, etc., y el encarecimiento que supone. Además, este método de soldadura requiere una mano de obra muy especializada, lo que también aumenta los costes. Por tanto, no es uno de los métodos más utilizados sino que se reserva para uniones con necesidades especiales de acabado superficial y precisión.
El objetivo fundamental en cualquier operación de soldadura es el de conseguir una junta con la misma característica del metal base. Este resultado sólo puede obtenerse si el baño de fusión está completamente aislado de la atmósfera durante toda la operación de soldeo. De no ser así, tanto el oxígeno como el nitrógeno del aire serán absorbidos por el metal en estado de fusión y la soldadura quedará porosa y frágil. En este tipo de soldadura se utiliza como medio de protección un chorro de gas que impide la contaminación de la junta. Tanto este como el siguiente proceso de soldeo tienen en común la protección del electrodo por medio de dicho gas. La soldadura por electrodo no consumible, también llamada Soldadura TIG (siglas de Tungsten Inert Gas), se caracteriza por el empleo de un electrodo permanente que normalmente, como indica el nombre, es de tungsteno.
Este método de soldadura se patentó en 1920 pero no se empezó a utilizar de manera generalizada hasta 1940, dado su coste y complejidad técnica.
A diferencia que en las soldaduras de electrodo consumible, en este caso el metal que formará el cordón de soldadura debe ser añadido externamente, a no ser que las piezas a soldar sean específicamente delgadas y no sea necesario. El metal de aportación debe ser de la misma composición o similar que el metal base; incluso, en algunos casos, puede utilizarse satisfactoriamente como material de aportación una tira obtenida de las propias chapas a soldar.
La inyección del gas a la zona de soldeo se consigue mediante una canalización que llega directamente a la punta del electrodo, rodeándolo. Dada la elevada resistencia a la temperatura del tungsteno (funde a 3410 °C), acompañada de la protección del gas, la punta del electrodo apenas se desgasta tras un uso prolongado. Es conveniente, eso sí, repasar la terminación en punta, ya que una geometría poco adecuada perjudicaría en gran medida la calidad del soldado. Respecto al gas, los más utilizados son el argón, el helio, y mezclas de ambos. El helio, gas noble (inerte, de ahí el nombre de soldadura por gas inerte) es más usado en los Estados Unidos, dado que allí se obtiene de forma económica en yacimientos de gas natural. Este gas deja un cordón de soldadura más achatado y menos profundo que el argón. Este último, más utilizado en Europa por su bajo precio en comparación con el helio, deja un cordón más triangular y que se infiltra en la soldadura. Una mezcla de ambos gases proporcionará un cordón de soldadura con características intermedias entre los dos.
La soldadura TIG se trabaja con corrientes continua y alterna. En corriente continua y polaridad directa, las intensidades de corriente son del orden de 50 a 500 amperios. Con esta polarización se consigue mayor penetración y un aumento en la duración del electrodo. Con polarización inversa, el baño de fusión es mayor pero hay menor penetración; las intensidades oscilan entre 5 y 60 A. La corriente alterna combina las ventajas de las dos anteriores, pero en contra da un arco poco estable y difícil de cebar.
La gran ventaja de este método de soldadura es, básicamente, la obtención de cordones más resistentes, más dúctiles y menos sensibles a la corrosión que en el resto de procedimientos, ya que el gas protector impide el contacto entre la atmósfera y el baño de fusión. Además, dicho gas simplifica notablemente el soldeo de metales no ferrosos, por no requerir el empleo de desoxidantes, con las deformaciones o inclusiones de escoria que pueden implicar. Otra ventaja de la soldadura por arco con protección gaseosa es la que permite obtener soldaduras limpias y uniformes debido a la escasez de humos y proyecciones; la movilidad del gas que rodea al arco transparente permite al soldador ver claramente lo que está haciendo en todo momento, lo que repercute favorablemente en la calidad de la soldadura. El cordón obtenido es por tanto de un buen acabado superficial, que puede mejorarse con sencillas operaciones de acabado, lo que incide favorablemente en los costes de producción. Además, la deformación que se produce en las inmediaciones del cordón de soldadura es menor.
Como inconvenientes está la necesidad de proporcionar un flujo continuo de gas, con la subsiguiente instalación de tuberías, bombonas, etc., y el encarecimiento que supone. Además, este método de soldadura requiere una mano de obra muy especializada, lo que también aumenta los costes. Por tanto, no es uno de los métodos más utilizados sino que se reserva para uniones con necesidades especiales de acabado superficial y precisión.
arco electrico
ARCO ELECTRICO
Es el fenómeno físico producido por el paso de una corriente eléctrica a través de una masa gaseosa ( ionización ) generándose en esta zona una alta temperatura, la cual es aprovechada como fuente de calor en todos los procesos de soldadura por arco eléctrico.
CARACTERÍSTICAS
El arco eléctrico, llamado también Arco Voltaico, desarrolla una elevada energía en forma de luz y calor, alcanzando una temperatura de 4000º Celsius aproximadamente; se forma por contacto eléctrico y posterior separación a una determinada distancia fija entre los polos positivo y negativo.
Este arco eléctrico se mantiene por la alta temperatura del medio gaseoso interpuesto entre ambos polos.
VENTAJAS
Se aprovecha como fuente de calor en el proceso de soldadura por arco, con el fin de fundir los metales en los puntos que han de unirse, de manera que se fundan a la vez y formen luego una masa sólida única.
DESVENTAJA
Provoca irradiaciones de rayos Luminosos, Infrarrojos y Ultravioleta, los cuáles producen un trastorno orgánico.
PRECAUCIONES
DEBE EVITAR EXPONERSE SIN EQUIPO DE SEGURIDAD A LOS RAYOS, POR LA INFLUENCIA DE ESTOS SOBRE EL ORGANISMO, YA QUE ESTOS CAUSAN LAS SIGUIENTES AFECCIONES:
a) LUMINOSOS : PRODUCEN ENCANDILAMIENTO
b) INFRARROJOS : PRODUCEN QUEMADURAS EN LA PIEL
c) ULTRAVIOLETA : PRODUCEN QUEMADURAS EN LA PIEL Y EN LOS OJOS PRODUCEN UN DAÑO NO PERMANENTE
Es el fenómeno físico producido por el paso de una corriente eléctrica a través de una masa gaseosa ( ionización ) generándose en esta zona una alta temperatura, la cual es aprovechada como fuente de calor en todos los procesos de soldadura por arco eléctrico.
CARACTERÍSTICAS
El arco eléctrico, llamado también Arco Voltaico, desarrolla una elevada energía en forma de luz y calor, alcanzando una temperatura de 4000º Celsius aproximadamente; se forma por contacto eléctrico y posterior separación a una determinada distancia fija entre los polos positivo y negativo.
Este arco eléctrico se mantiene por la alta temperatura del medio gaseoso interpuesto entre ambos polos.
VENTAJAS
Se aprovecha como fuente de calor en el proceso de soldadura por arco, con el fin de fundir los metales en los puntos que han de unirse, de manera que se fundan a la vez y formen luego una masa sólida única.
DESVENTAJA
Provoca irradiaciones de rayos Luminosos, Infrarrojos y Ultravioleta, los cuáles producen un trastorno orgánico.
PRECAUCIONES
DEBE EVITAR EXPONERSE SIN EQUIPO DE SEGURIDAD A LOS RAYOS, POR LA INFLUENCIA DE ESTOS SOBRE EL ORGANISMO, YA QUE ESTOS CAUSAN LAS SIGUIENTES AFECCIONES:
a) LUMINOSOS : PRODUCEN ENCANDILAMIENTO
b) INFRARROJOS : PRODUCEN QUEMADURAS EN LA PIEL
c) ULTRAVIOLETA : PRODUCEN QUEMADURAS EN LA PIEL Y EN LOS OJOS PRODUCEN UN DAÑO NO PERMANENTE
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