sábado, 22 de noviembre de 2008

Informe Tension y Comprension


Introducción

El presente informe esta elaborado de acuerdo a dos practicas de tecnología de materiales:
1. Tensión y compresión de una probeta de aceros.
2. Comprensión de un resorte.
Daremos una breve explicación de cada uno de ellos como ser los procedimientos con su respectiva teoría relacionada.

Objetivos

Verificar la dureza de distintos materiales cuando aplicábamos la carga en cada uno de ellos ya que en algunos materiales hay rotura o sea se quiebran y el acero se comprimen pero sin ninguna rotura.

Materiales
• Gabacha
• Gafa
• Probetas bronce
• Resortes
• Maquina universal de ensayo mecanico.
• Pie de rey
• Calibrador
• Papel
• Lápiz

Teoría Relacionada

TENSIÓN

Propiedades mecánicas de los materiales
En ingenieríase necesita saber cómo responden los materiales sólidos a fuerzas externas como la tensión, la compresión, la torsión, la flexión o la cizalladura. Los materiales sólidos responden a dichas fuerzas con una deformación elástica (en la que el material vuelve a su tamaño y forma originales cuando se elimina la fuerza externa), una deformación permanente o una fractura.
La tensión es una fuerza que tira; por ejemplo, la fuerza que actúa sobre un cable que sostiene un peso. Bajo tensión, un material suele estirarse, y recupera su longitud original si la fuerza no supera el límite elástico del material . Bajo tensiones mayores, el material no vuelve completamente a su situación original, y cuando la fuerza es aún mayor, se produce la ruptura del material.

La Elasticidad propiedadde un material que le hace recuperar su tamaño y forma original después de ser comprimido o estirado por una fuerza externa. Cuando una fuerza externa actúa sobre un material causa un esfuerzo o tensión en el interior del material que provoca la deformación del mismo. En muchos materiales, entre ellos los metales y los minerales, la deformación es directamente proporcional al esfuerzo. Esta relación se conoce como ley de Hooke, así llamada en honor del físico británico Robert Hooke, que fue el primero en expresarla. No obstante, si la fuerza externa supera un determinado valor, el material puede quedar deformado permanentemente, y la ley de Hooke ya no es válida. El máximo esfuerzo que un material puede soportar antes de quedar permanentemente deformado se denomina límite de elasticidad.

La relación entre el esfuerzo y la deformación, denominada módulo de elasticidad, así como el límite de elasticidad, están determinados por la estructura molecular del material. La distancia entre las moléculas de un material no sometido a esfuerzo depende de un equilibrio entre las fuerzas moleculares de atracción y repulsión. Cuando se aplica una fuerza externa que crea una tensión en el interior del material, las distancias moleculares cambian y el material se deforma. Si las moléculas están firmemente unidas entre sí, la deformación no será muy grande incluso con un esfuerzo elevado. En cambio, si las moléculas están poco unidas, una tensión relativamente pequeña causará una deformación grande. Por debajo del límite de elasticidad, cuando se deja de aplicar la fuerza, las moléculas vuelven a su posición de equilibrio y el material elástico recupera su forma original. Más allá del límite de elasticidad, la fuerza aplicada separa tanto las moléculas que no pueden volver a su posición de partida, y el material queda permanentemente deformado o se rompe

Fuerza: es toda acción que tiende a producir o produce un cambio en el estado de reposo o movimiento de un cuerpo

Carga: Se le llama así alas fuerzas externas que actúan sobre un material (kgF).
Deformación: Es todo cambio de forma (mm).
Deformación elástica: es el cambio en la forma que sufre un cuerpo bajo carga, el cual se comprime esta última.

Deformación plástica: Es el cambio de forma que sufre un cuerpo bajo carga, el cual no se elimina al suprimir la carga que lo origina, obteniéndose una deformación permanente.

Esfuerzo: Es la relación interna de los materiales cuando son sometidos a cargas. Generalmente se expresa en intensidad de fuerza, es decir la fuerza por unidad de área.

Resistencia de proporcionalidad: Es el fenómeno que presentan los materiales, a ser sometidos a cargas en el que las deformaciones unitarias proporcionales a los esfuerzos que lo producen. (Ley de Hooke).

Zona elástica: Es el área comprendida en un diagramaesfuerzo – deformación unitaria, por el trazo de la curva desde cero hasta el límite de elasticidad y por el valor de la abscisa, o sea la deformación correspondiente al limite elástico.

Zona plástica: Es el área comprendida en un diagrama esfuerzo- deformación unitaria, por el trazo de la curva desde el límite elástico hasta el punto de ruptura y por el tramo de la abscisa comprendida desde el valor del límite elástico y el valor correspondiente al punto de ruptura.

Módulo de Young: Es la constante de proporcionalidad entre la deformación elástica y el esfuerzo uniaxial, y representa la pendiente de la parte recta de la gráfica esfuerzo- Deformación unitaria.

Desarrollo
Colocamos la barra de Coolroll en la Prensa Universal, la cual se ajusta al tamaño de la misma, así también con dos agujas una (aguja negra) representa la carga máxima y la otra la (aguja roja ) la carga cedencial; obteniendo los siguientes datos.
Los datos obtenidos representan la zona elástica y la zona plástica del material.

CARGA Kg DEFORMACIÓN mm
200 0.01
400 0.021
600 0.03
800 0.042
1000 0.052
1200 0.07
1400 0.079
1600 0.09
1800 0.1
2000 0.11
2200 0.12
2400 0.13
2600 0.14
2800 0.15
3000 0.16
3200 0.17
3400 0.18
3600 0.19
3800 0.20
4000 0.22
4400 0.30
4600 0.54
4800

Tabla de las deformaciones obtenidas con la Prensa Universal
Zona elástica
Zona plástica
Limite elástico
Límite de cedencia
Tensión Máxima 4600 Kg
Punto de ruptura del material

Diagrama Esfuerzo- Deformación
Resultados Obtenidos
Para la obtención del Esfuerzo Máximo tomamos la carga máxima que es aquella en la cuál la pieza aún no se rompe, obteniendo lo siguiente:
Carga Máxima: 4200 Kg
Área de la pieza: 15.70 mm2 donde  = F / A   = 4200Kg / 15.70 mm2
 = 267.3803 Kg / mm2
 = E* E donde E =  / Li  0.79 mm / 100 mm
E = 7.9 x10-3 mm/mm
Módulo de Young o de elasticidad
E =  / E
E = 89.17 / 7.9 x10-3
E = 11287.34 Kg / mm2

COMPRESIÓN

Fundamentos Teóricos
La compresión es una presión que tiende a causar una reducción de volumen. Cuando se somete un material a una fuerza de flexión, cizalladura o torsión, actúan simultáneamente fuerzas de tensión y de compresión. Por ejemplo, cuando se flexiona una varilla, uno de sus lados se estira y el otro se comprime.

La plastodeformación es una deformación permanente gradual causada por una fuerza continuada sobre un material. Los materiales sometidos a altas temperaturas son especialmente vulnerables a esta deformación. La pérdida de presión gradual de las tuercas, la combadura de cables tendidos sobre distancias largas o la deformación de los componentes de máquinas y motores son ejemplos visibles de plastodeformación. En muchos casos, esta deformación lenta cesa porque la fuerza que la produce desaparece a causa de la propia deformación. Cuando la plastodeformación se prolonga durante mucho tiempo, el material acaba rompiéndose.
La fatiga puede definirse como una fractura progresiva. Se produce cuando una pieza mecánica está sometida a un esfuerzo repetido o cíclico, por ejemplo una vibración. Aunque el esfuerzo máximo nunca supere el límite elástico, el material puede romperse incluso después de poco tiempo. En algunos metales, como las aleaciones de titanio, puede evitarse la fatiga manteniendo la fuerza cíclica por debajo de un nivel determinado. En la fatiga no se observa ninguna deformación aparente, pero se desarrollan pequeñas grietas localizadas que se propagan por el material hasta que la superficie eficaz que queda no puede aguantar el esfuerzo máximo de la fuerza cíclica. El conocimiento del esfuerzo de tensión, los límites elásticos y la resistenciade los materiales a la plastodeformación y la fatiga son extremadamente importantes en ingeniería.

Desarrollo
Colocamos la madera en la prensa universal, la cual presionaba la madera aplicando una carga a la misma de fuerzas externas.
La carga máxima se determino cuando el material comienza a presentar alguna fractura y esta fue cuando la madera alcanzo una carga maxima de 1880 kg.
La altura de la madera que inicialmente es de 102.3 mm se determina su compresión en el momento en que esta cambia; considerando en todo momento que el volumen antes y después de la compresión siempre es el mismo.
Gráfica Esfuerzo- Deformación
 Esfuerzo
Limite Elástico
Punto de ruptura
Comportamiento elástico
Para ver el gráfico seleccione la opción "Descargar"
Deformación

Resultados Obtenidos
Para determinar la compresión que se llevo a cabo sobre la madera determinamos primeramente el Esfuerzo Máxima a través de lo siguiente:
Carga Máxima: 1880 Kg
Área de la pieza: 396 mm2
Donde
h1 = 102.3 mm
h2 = 99.9 mm, por tanto:
V1 = V2 = A1 h1 =A2h2, arreglando para A2 tenemos:
A2 = (A1h1)/h2
 = P / A2 = (P/A1)(h2/h1)   = (1880Kg / 396 mm2 )(102.3mm/99.9mm)
 = 4.8615 Kg / mm2
 L/Li , == F/A (Li-Lf)/Li
(102.3/99.9)/102.3 = 0.0234 mm / mm
 arreglando para E,= E tenemos:
E =  = 11,287.34 kg/mm/2 / 0.0234 mm/mm
E = 481,122.86 kg/mm2

Propiedades mecánicas de los materiales

En ingeniería, las propiedades mecánicas de los materiales son las características inherentes que permiten diferenciar un material de otros, desde el punto de vista del comportamiento mecánico de los materiales en ingeniería, también hay que tener en cuenta el comportamiento que puede tener un material en los diferentes procesos de mecanizados que pueda tener. Entre estas características mecánicas y tecnológicas destacan:

•Resistencia a esfuerzos de tracción, compresión, flexión y torsión, así como desgaste y fatiga, dureza, resiliencia, elasticidad, tenacidad, fragilidad, cohesión, plasticidad, ductilidad, maleabilidad, porosidad, magnetismo, las facilidades que tenga el material para soldadura, mecanizado, tratamiento térmico así como la resistencia que tenga a los procesos de oxidación, corrosión. Asimismo es interesante conocer el grado de conductividad eléctrica y la conductividad térmica que tenga y las facilidades que tenga para formar aleaciones.

•Aparte de estas propiedades mecánicas y tecnológicas cabe destacar cuando se elige un material para un componente determinado, la densidad de ese material, el color, el punto de fusión la disponibilidad y el precio que tenga.
Debido a que cada material se comporta diferente, es necesario analizar su comportamiento mediante pruebas experimentales..

•Entre las propiedades mecánicas más comunes que se mide en los materiales están la resistencia a tracción, a compresión, la deformación, el coeficiente de Poisson y el módulo de elasticidad o módulo de Young.
Existen tablas con esta información en muchos manuales de ingeniería.
Resistencia a tracción y compresión
Las pruebas que se realizan sobre los materiales son hechas con un aparato llamado máquina universal, el cual es capaz de ejercer fuerzas de tracción y de compresión. Después de realizarse pruebas se realizan gráficas de esfuerzo - deformación donde se puede observar las diferentes fases de deformación del material. Durante la fase de deformación elástica, se obtiene el módulo de Young.
Fases de deformación del acero


Diagrama de esfuerzo - deformación indicando cada una de las fases de deformación.
Artículo principal: Ensayo de tracción
Durante la deformación de un material, desde que se aplica una fuerza por primera vez, hasta que el material se rompe, atraviesa por varias fases, serán explicadas a continuación:

1.Zona elástica. Durante esta fase, cualquier fuerza que deforme al material lo hará elásticamente. Esto significa que al retirar la fuerza, el material regresara a su forma original. Dentro de la zona elástica la razón entre el esfuerzo y la deformación es constante hasta llegar al límite de proporcionalidad, donde la razón deja de ser constante, la deformación continuara hasta llegar al esfuerzo de fluencia (comúnmente conocido como esfuerzo de "yielding" ).

2.Plasticidad perfecta o fluencia. Durante esta fase el material se deformara plásticamente, con lo que al retirar la fuerza ya no regresara a su forma original. Durante esta fase suele referirse al material como perfectamente plástico.

3.Endurecimiento por deformación. Al pasar la fase de fluencia, será posible resistir una mayor fuerza (mayor esfuerzo) hasta llegar al último esfuerzo .

4.Estricción. Durante esta fase el material comienza a deformarse sobre una región específica con lo que se vera más angosto en esa región y por ser más angosto la fuerza soportada disminuirá y finalmente llegara a la fractura (fallo), el esfuerzo de fractura se denota por el signo .
De acuerdo a la gráfica de esfuerzo - deformación un material puede ser clasificado como dúctil si muestra deformaciones relativamente grandes o de lo contrario se considera material frágil.

Propiedades mecánicas de los hormigones
En un hormigón la propiedad mecánica más relevante es su resistencia a compresión, la cual se determina mediante un ensayo de compresión. Para ello se utilizan probetas normalizadas, siendo usual referir los valores a lo que se denomina resistencia característica, un parámetro que tiene en cuenta la probabilidad que el hormigón efectivamente lo alcance

DUREZA BRINELL

Fundamentos teóricos
Definimos a la dureza como la resistencia de los materiales a ser penetrados, a absorber energía o a ser cortados. La clasificación de los métodos de dureza de acuerdo al procedimiento empleado para su realización se divide entres importantes grupos:
Los que miden la resistencia que oponen los cuerpos a la penetración o indentación.
Los que miden la resistencia elástica o al rebote.
Los que miden la resistencia que oponen los cuerpos al corte o la abración.
El método por penetración esta basado en la aplicación de una carga estática sobre la superficie de un material para provocarle una deformación permanente conocida como indentación o huella, la cual presenta una profundidad que está en relación inversa al número de dureza del material ensayado.
El método de dureza por rebote o elástico, consiste en dejar caer una herramienta con carga y altura definida sobre la superficie del material a ensayar, de tal forma que al chocar con dicha superficie se provoque un rebote de la herramienta, cuya altura está directamente relacionada con la dureza elástica del material.
El método que mide la resisitencia que oponen los cuerpos a la abración o al corte, consiste en efectuar una ranura con una herramienta de corte o abrasiva al material a ensayar. Dependiendo del tipo demarca presentada, se determinará la dureza del material, es decir, si la ranura se presenta en forma profunda u opaca.

La Dureza Brinell se basa en la aplicación de una carga fija mediante un penetrador esferito que se abre pasa sobre la superficie lisa de la muestra. Una vez que se quitra la carga, se determina el área de la penetración, lo cual indica la resistencia a la carga. Las cargas son aplicadas por sistemas hidráulicas hasta 3000 Kg; los penetradores generalmente están constituidos de acero endurecido o de carburo de turgsteno aproximadamente de 10mm de diámetro.

Para determinar la dureza Brinell
se obtiene:
BHN = P/A = P/ πD/2(D-(D2-d2)1/2) kg / mm2
Donde:
P = carga que actúa sobre la probeta = 500 kg
D = diámetro del penetrador = 10 mm
d = diámetro de la impresión sobre la probeta = 2.4 mm
t = profundidad de la impresión

Donde t:
D(BHN)t = P /
La prueba de dureza Brinell produce una impression de considerables dimensiones en la superficie de la probeta o pieza probada
Desarrollo
Colocamos la pieza sobre la máquina de Dureza Brinell.
Colocamos el penetrador de acuerdo al material (ya sea de bola o de Diamanteo cono).

El material es blando, por tanto aplicamos una carga de 500 Kg y el periodo de aplicación de la carga fue de 60 a 120 segundos.
Medimos el espesor de la impresión que dejo el penetrador sobre el material con un microscopio graduado en milímetros.
Anotamos las medidas obtenidas.
Resultados Obtenidos

Para determinar la dureza Brinell es necesario conocer el numero de dureza de la misma, donde su abreviatura es "BHN", el cociente de la carga "P" dividido entre el área de la impresión "A".
Por tanto se obtiene:
BHN = P/A = P/ πD/2(D-(D2-d2)1/2) kg / mm2
Donde:
P = carga que actúa sobre la probeta = 500 kg
D = diámetro del penetrador = 10 mm
d = diámetro de la impresión sobre la probeta = 2.4 mm
t = profundidad de la impresión
BHN = P/A = 500kg/ π10mm/2(10mm-(10mm2-2.4mm2)1/2) kg / mm2
BHN = 109.7617 kg / mm2
D(BHN)t = P /
(10mm)(109.76)t = 500kg /
t = 0.1450 mm
 El espesor mínimo de la probeta debe ser e = 10t, por tanto,
e = 10(.1450),
e = 1.45 mm
Obtención de Dureza Shore

En está práctica obtuvimos la duraza Shore a través de aparatos especiales para esta (micrometro) presentando los siguientes datos:
Shore A = para hule 64.5 Kg
Shore D = para plástico 76 Kg

DUREZA ROCKWELL

Fundamentos Teóricos
Los ensayos de dureza Rockwell, dependen de la medición de la profundidad de la indentación permanente, producida por la aplicación de una carga gradualmente aplicada sobre la superficie del material de pueba. Se usan varias combinaciones de penetradores y carga, para adaptar las distintas puebas de dureza Rockwell a los materiales de diversas durezas y espesor. Entre los penetradores se incluyen diamantes de forma cónica conocidos como Brale y esferas de acero endurecido cuyos diámetros varían de 1.58 mm a 12.7 mm.

El diámetro cónico tiene un ángulo de abertura de 120° y radio de 0.2 mm en la punta. El penetrador de diamante permite probar fácilmente los aceros más duro y los de esfera grande permite probar materiales blandos e incluso plásticos.
En general, se considera que las pruebas de dureza Rockwell no son destructivas ya que las cargas ligeras y los pequeños penetradores producen impresiones diminutas; sin embargo, a causa de la pequeñez de las impresiones, deben tomarse varias lecturas para obtener un resultado representativo.
Desarrollo
Colocamos la probeta sobre el Durometro de Rockwell directamente.
Ajustamos las agujas del Durometro.
Colocamos el penetrador.
Aplicamos fuerza sobre la probeta(penetrador sobre ella).
Observamos lectura de la carátula del durometro
Retiramos probeta de Durometro.

Resultados obtenidos
De los datos obtenidos de la carátula del durometro Rockwell determinamos el espesor de la pieza. Partimos de la relación siguiente:
RB= 130 – (t / 0.002mm), arreglando para "t" tenemos:
-t = (RB-130)(0.002mm)
-t = (72.5 –130)(0.002mm)
-t= -0.115 mm
t= 0.115 mm
RC= 100 – (t / 0.002mm), arreglando para "t" tenemos:
-t = (RC-100)(0.002mm)
-t = (61 –100)(0.002mm)
-t= -0.078 mm
t= 0.078 mm

RESORTES

Los resortes son componentes mecánicos que se caracterizan por absorber deformaciones considerables bajo la acción de una fuerza exterior, volviendo a recuperar su forma inicial cuando cesa la acción de la misma, es decir, presentan una gran elasticidad.
Para su fabricación se emplean aceros de gran elasticidad (acero al carbono, acero al silicio, acero al cromo vanadio, acero al cromo-silicio, etc.), aunque para algunas aplicaciones especiales pueden utilizarse el cobre endurecido y el latón.
Los resortes se utilizan con gran frecuencia en los mecanismos para asegurar el contacto entre dos piezas, acelerar movimientos que necesitan gran rapidez, limitar los efectos de choques y vibraciones, etc.

CLASIFICACION
Existen diferentes tipos de resortes, cada uno de ellos con sus aplicaciones determinadas. La clasificación puede realizarse desde diferentes parámetros.
Según la forma del resorte: helicoidal cilíndrico, helicoidal cónico, en espiral, laminar.
Según la forma de la sección transversal del hilo: circular, cuadrada, rectangular.
Según el tipo de carga que soportan: de compresión, de tracción, de torsión, de flexión.

PARÁMETROS PRINCIPALES DE UN RESORTE
A continuación realizaremos una descripción de los parámetros más importantes de un resorte, centrando nuestro estudio en el resorte helicoidal cilíndrico de compresión, por ser el más utilizado en los mecanismos.

NÚMERO DE ESPIRAS ÚTILES (n): número de espiras utilizadas para obtener la flecha máxima del resorte.

NÚMERO TOTAL DE ESPIRAS (nt): número de espiras útiles mas las espiras que forman los extremos (espiras de apoyo).
nt = n+1,5

SENTIDO DE ARROLLAMIENTO: sentido en el que gira la espira para un observador situado en uno de los extremos del resorte. El sentido es a la derecha (RH) si la espira gira, alejándose, en el sentido de las agujas del reloj, y a la izquierda (LH) si la espira gira, alejándose, en el sentido contrario al de las agujas del reloj.

PASO (p): distancia entre dos espiras útiles contiguas del resorte en estado libre, medida axialmente entre los centros de las secciones transversales del hilo de material.

DIÁMETRO INTERIOR (Di): diámetro de la superficie cilíndrica envolvente interior del resorte.

DIÁMETRO EXTERIOR (De): diámetro de la superficie cilíndrica envolvente exterior del resorte.

DIÁMETRO MEDIO (D): diámetro medio de las espiras.
D=1/2(Di+De)

LONGITUD DEL HILO DE ALAMBRE (L): longitud total del hilo de alambre una vez desarrollada la hélice.
L≅3,14Dnt
LONGITUD EN ESTADO LIBRE (L0): longitud total que presenta el resorte cuando no actúa sobre el mismo ninguna fuerza exterior.
L0=np+1,5d

LONGITUD CON LAS ESPIRAS UNIDAS (LC): longitud total que presenta el resorte cuando todas las espiras están completamente comprimidas.

FLECHA MÁXIMA (sc): diferencia de longitud que presenta el resorte entre el estado libre y con la carga máxima.
Para un resorte de compresión, se trata de la diferencia entre la longitud en estado libre y la longitud con las espiras unidas.
Sc=L0-Lc

CARGA DEL RESORTE (Fcth): fuerza ejercida sobre el resorte para poder comprimirlo a la longitud LC con las espiras unidas.

CARGA DEL RESORTE (F1): fuerza ejercida sobre el resorte para poder comprimirlo a una longitud L1, presentando una flecha de valor S1.

REPRESENTACIÓN Y ACOTACIÓN DE RESORTES
La norma UNE-EN ISO 2162 establece una clasificación de los diferentes tipos de resortes, los datos técnicos de los mismos, así como su representación y acotación. En este apartado incluimos una serie de ejemplos sobre la forma de representar y acotar un resorte helicoidal cilíndrico de compresión.
En general, los resortes se pueden representar en vista o seccionados por un plano secante axial. En ambos casos, en la proyección según un plano paralelo al eje del resorte, las sinusoides que representan los contornos de las espiras se sustituyen por líneas rectas que unen las partes del contorno o sección transversal de la espira.
Con la finalidad de simplificar el dibujo, cuando el resorte presenta gran número de espiras, se puede utilizar una representación interrumpida, representando únicamente las espiras de apoyo y las dos últimas espiras activas de cada extremo del resorte.
En dibujos simplificados o cuando son de tamaño reducido, se puede utilizar una representación simplificada. En este caso el resorte se representa por medio de una línea quebrada en zig-zag coincidente con el eje del hilo metálico.
Como ejemplo de aplicación, se presenta un dibujo seccionado de una válvula de seguridad, en el cuál, aparece representado en corte un resorte helicoidal cilíndrico de compresión.
En los dibujos de fabricación, los resortes se representan con su eje en posición horizontal y con la forma que presentan en estado libre, es decir, sin tener en cuenta la carga exterior que provoca su deformación. A su vez, en caso de que el extremo del resorte presente alguna forma especial, se añadirán las vistas necesarias para su total definición.
Si el resorte va estar alojado en el interior de un orificio cilíndrico, se acota el diámetro exterior De, tal como se observa en la figura de la izquierda; en cambio, si el resorte va estar alojado en una espiga cilíndrica, se acota el diámetro interior Di, según se observa en la figura de la derecha.
Cuando un resorte ha de satisfacer una serie de requisitos respecto a los esfuerzos a los que debe estar sometido, se acompaña el diagrama de ensayo, el cuál indicará la dependencia entre la carga que recibe y la deformación experimentada por el mismo.

RESORTE HELICOIDAL CILINDRICO DE COMPRESIÓN
Este tipo de resorte es de uso general, utilizándose en válvulas, engrasadores, amortiguadores, etc. Está formado por un hilo de acero de sección redonda o cuadrada, arrollado en forma de hélice cilíndrica a derecha con paso uniforme. Trabaja tratando de extenderse en la dirección de su eje, oponiéndose a una fuerza externa que lo comprima.
Para conseguir un buen apoyo y un funcionamiento correcto, los extremos del resorte han de presentar superficies de apoyo planas y perpendiculares a su eje; por este motivo, las dos espiras extremas (espiras de apoyo) están más próximas entre sí (disminución del paso) y esmeriladas.
A su vez, las espiras extremas se pueden presentar arrolladas con un diámetro más pequeño (cola de cerdo), para facilitar su montaje en cilindros con ensanche lateral.


RESORTE HELICOIDAL CONICO DE COMPRESIÓN
En este caso, el hilo de acero se arrolla en forma de hélice cónica a derecha, concebida de manera que, bajo el efecto de una determinada carga, la altura del resorte sea mínima.
.
RESORTE CON HILO DE SECCION CIRCULAR
El resorte está formado por un hilo de acero de sección circular arrollado en forma de hélice cónica.

RESORTE CON LÁMINA DE SECCION RECTANGULAR
El resorte está formado por un fleje de acero de sección rectangular arrollado en forma de hélice cónica.
Este tipo de resorte se emplea principalmente para amortiguar fuerzas de choque de gran intensidad en un corto recorrido, por ejemplo en amortiguadores de topes de vagones de ferrocarril.

RESORTE HELICOIDAL BICONICO DE COMPRESIÓN
En los extremos del resorte el hilo está arrollado en forma de hélice cónica, mientras que en la parte central elhilo se arrolla en forma de hélice cilíndrica.

RESORTE DE DISCO
Es un resorte de compresión formado por arandelas elásticas en forma de tronco de cono (arandelas Belleville), montadas individualmente o en grupo superpuestas.
Este tipo de resorte tiene gran aplicación, dada la simplicidad de su composición y las cualidades que reúne, entre las cuales podemos destacar las siguientes: dimensiones reducidas con gran capacidad de carga, varias arandelas superpuestas en el mismo sentido permiten multiplicar la carga que soportan con igual deformación, varias arandelas superpuestas en oposición permiten multiplicar la deformación elástica con igual carga, presentan una gran resistencia a la fatiga, máxima seguridad de funcionamiento ya que la rotura de una arandela no deja el resorte fuera de servicio.

RESORTE HELICOIDAL DE TRACCIÓN
Es un resorte helicoidal cilíndrico que ejerce la acción hacia su interior, oponiéndose a una fuerza exterior que trata de estirarlo en la dirección de su eje. En reposo, las espiras de este tipo de resorte están normalmente juntas, por lo que el paso de las espiras es igual al diámetro del hilo.
Por su modo de acción, un resorte de tracción debe presentar sus extremos curvados en forma de gancho, los cuales pueden presentar diversas formas, según la finalidad a que están destinados. Según lo anterior, habrá que representarlos y acotarlos siguiendo las normas de carácter general.

RESORTE HELICOIDAL DE TORSIÓN
Este tipo de resorte se deforma al ser sometido por sus extremos a un par de fuerzas perpendiculares a su eje.
Esta formado por un hilo de acero arrollado en forma de hélice cilíndrica con dos brazos extremos, los cuales se deforman angularmente al estar apoyados en los elementos que tienen el giro relativo. Las diferentes formas que pueden presentar sus extremos son muy variadas, en consecuencia, habrá que representarlos y acotarlos siguiendo las normas de carácter general.
Este tipo de resorte tiene infinidad de aplicaciones: pinzas de sujeción, juguetes mecánicos, etc.


RESORTE EN ESPIRAL
Es un resorte de torsión que requiere muy poco espacio axial. Está formado por una lámina de acero de sección rectangular enrollada en forma de espiral. Se utiliza para producir movimiento en mecanismos de relojería, cerraduras, persianas, metros enrollables, juguetes mecánicos, etc.


RESORTE DE LÁMINAS
Este tipo de resorte se conoce con el nombre de ballesta. Está formado por una serie de láminas de acero de sección rectangular de diferente longitud, las cuales trabajan a flexión; la lámina de mayor longitud se denomina lámina maestra.
Las láminas que forman la ballesta pueden ser planas o curvadas en forma parabólica, y están unidas entre sí por el centro a través de un tornillo o por medio de una abrazadera sujeta por tornillos.
Las ballestas se utilizan como resortes de suspensión en los vehículos, realizando la unión entre el chasis y los ejes de las ruedas. Su finalidad es amortiguar los choques debidos a las irregularidades de la carretera.

RESORTES DE LAMINAS

TIPO DE RESORTE REPRESENTACION DETALLADA REPRESENTACION SIMPLIFICADA
Resorte de láminas sin ojos
Resorte de láminas con ojos
Resorte de láminas con ojos y resorte auxiliar superior
Resorte de láminas con ojos y resorte auxiliar inferior
Resorte parabólico mono laminar con ojos
Resorte parabólico sin ojos
Resorte parabólico con ojos
Resorte parabólico con ojos y resorte auxiliar superior
Resorte parabólico con ojos y resorte auxiliar inferior

Procedimiento

ENSAYO DE COMPRESIÓN:
-Se obtuvieron dos probetas cilíndricas, una de acero y otra de bronce de 30mm de longitud y 10 mm de diámetro
- Le quitamos el cobertor a la maquina universal de ensayos mecánicos y la encendimos, le colocamos el papel y el bolígrafo en la parte de la maquina que dibuja la grafica, también seleccionamos la escala que utilizamos en el ensayo.
-Con la ayuda de tres compañeros colocamos la probeta en la maquina mientras un compañero accionaba el botón para ajustar la probeta a la maquina y quedara un poco presionada o lista para aplicarle la fuerza.
- La maquina que se utiliza para ensayos de compresión tiene la capacidad de 30000 kgf, dividida en cinco escalas una de 1200kgf, 3000kgf, 6000kgf, 12000kgf, y 30000kgf.
- Cuando se le va a aplicar la carga tuvimos que estar pendiente de la lectura del medidor

Material bronce
Limite inicial es 29.7mmLimite final es 25.9mmDiámetro inicial es 9.8mmDiámetro final es 10.5mmÁrea inicial es de 75.42mmÁrea final es 162.01mmFuerza aplicada es de 4600 kgf y es en donde el bronce rompió.Deformación unitaria: -0.127mm

Material Acero
Limite inicial 29.9mmLimite final es 26mmDiámetro inicial 10mmDiámetro final 12mmÁrea inicial es de 78.53mmÁrea final es de 191.62mmFuerza aplicada es de desde 12000 kgf.Deformación unitaria: -0.130mm.

ENSAYO DE RESORTES:
- Obtuvimos tres resortes de diferentes medidas y procedimos a medir sus longitudes, sus diámetros externos, sus diámetros internos y el grosor de sus espirales.
- Procedimos a aplicarle a la carga y esta carga puede ser controlada:
5 en 5 kgf.
2 en 2 kgf.
1 en 1 kgf.
0.5 en 0.5 kgf.
Utilización de la maquina:
- se debe poner en cero la medida de la maquina cada vez que se haga el ensayo de cada resorte.
- Se debe tener la precaución de que un alumno sujete el resorte otro aplicando la carga y otro leyendo la lectura.
- se tiene que tener la precaución que el resorte este en posición vertical
- El diagrama debe elaborarse con forme a los datos del resorte.

Resorte uno: Tiene longitud de: 45mm
Diámetro interno de: 19mmDiámetro externo de: 27mm
La espiral mide: 4mm

5kgf_______43mm
10kgf______41mm
15kgf______40mm
20kgf______ 38mm
25kgf______36mm
30kgf______35mm
35kgf______34mm
40kgf______33mm
45kgf______32mm
50kgf______30mm
55kgf______29mm



CONCLUCIONES
-El acero tiene mas elasticidad que el bronce, porque el bronce si tubo una ruptura y el acero no.
-Pudimos aprender a usar las maquinas universal de ensayo mecanico del laboratorio
RECOMENDACIONES
- Siempre usar el equipo como las gafas y los guantes para evitar acidentes o daños a nuestro cuerpo
- siempre preguntar al profesor cualquier duda que se tenga en lo que concierne a las maquinas

viernes, 14 de noviembre de 2008

Ensayo de Temple y Revenido.



Introducción

El presente informe esta elaborado de acuerdo el ensayo de tratamientos térmicos que le dimos a un pedazo de varilla utilizando dos tratamientos.

1. Temple es un procedimiento que se emplea en la técnica de los metales para aumentar la dureza especialmente del acero.

2. Revenido se debe revenir la herramienta después del temple, respectivamente después del enfriamiento brusco. El revenir se efectúa en el mismo medio de temple, para sacar a las herramientas las tenciones causadas por el enfriamiento brusco.


Objetivo

· El objetivo de esta practica es aumentar la dureza y la resistencia, el acero como disminuir la dureza del material.

RECURSOS

Equipos y herramientas:
1. Horno tipo mufla
2. Muestra de la probeta
3. Segueta
4. Bandeja con agua
5. Bandeja con aceite
6. Tenaza universal
7. Gabacha
8. Guantes
9. Gafas
10. Trapo limpio
11. Lápiz
12. Papel
13. Papel periódico
14. Pinzas largas
15. Metro

Teoría Relacionada.

Templado del acero.

El temple es un tratamiento térmico al que se somete al acero, concretamente a piezas o masas metálicas ya conformadas en el mecanizado, para aumentar su dureza, resistencia a esfuerzos y tenacidad. El proceso se lleva a cabo calentando el acero a una temperatura aproximada de 915°C en el cual la ferrita se convierte en austenita, después la masa metálica es enfriada rápidamente, sumergiéndola o rociándola en agua, en aceite o en otros fluidos o sales. Después del temple siempre se suele hacer un revenido.

  • Es uno de los principales tratamientos térmicos que se realizan y lo que hace es disminuir y afinar el tamaño del grano de la alineación de acero correspondiente. Se pretende la obtención de una estructura totalmente martensítica.
  • Se basa en calentar la pieza a una temperatura comprendida ente 700 ºC y 1000 ºC, para luego enfriarla rápidamente controlando el tiempo de calentamiento y de enfriamiento.

Tipos de temple

Hay dos tipos de temples, uno de ellos es el que se templa la totalidad de la pieza, incluyendo su núcleo, y otro es el que solo se templa su superficie externa, dejando el núcleo menos duro, para que sea más flexible. A este segundo temple se le llama "temple superficial" y existen dos tipos de éste según la manera de calentar: "a la llama" (en desuso) y el temple por inducción.

También la dureza superficial se obtiene por medio del cementado, sin endurecer el núcleo, aplicado en engranajes y otros elementos que requieran similares características.

Factores que influyen en el temple

  • La composición química del acero a templar, especialmente la concentración de carbono. También es muy importante la presencia de aleantes ya que amplían la franja temporal de enfriamiento en la que se puede obtener martensita.
  • La temperatura de calentamiento y el tiempo de calentamiento de acuerdo con las características de la pieza.
  • La velocidad de enfriamiento y los líquidos donde se enfría la pieza para evitar tensiones internas y agrietamiento.
  • Las tensiones internas son producidas por las variaciones exageradas que se le hace sufrir al acero, primero elevándola a una temperatura muy alta y luego enfriándola. Éstas tensiones y grietas son consecuencia del cambio de volumen que se produce en el interior del acero debido a que el núcleo enfría a menor velocidad. A las piezas templadas hay que darles un tratamiento posterior llamado revenido para eliminar las tensiones internas

Características generales del temple

  • Es el tratamiento térmico más importante que se realiza
  • Hace el acero más duro y resistente pero más frágil
  • La temperatura de calentamiento puede variar de acuerdo a las características de la pieza y resistencia que se desea obtener.
  • El enfriamiento es rápido
  • Si el temple es muy enérgico las piezas se pueden agrietar.

Horno de temple

Los hornos para calentar piezas pequeñas que se desea templar, son cajas metálicas que en su interior van recubiertas de material refractario para evitar pérdidas de calor, estas cajas llevan incorporadas varias resistencias eléctricas que producen el calentamiento de las piezas a la temperatura requerida y llevan incorporado un reloj programador para el control del tiempo de calentamiento y un pirómetro que facilita el conocimiento de la temperatura que hay en el interior del horno.

En el caso de elementos de gran tamaño, como tubos, los hornos están formados por cámaras; cada cámara tiene el largo del tubo y en cada cámara hay de una serie de quemadores que se encargan del calentamiento de cada cámara. Para poder monitorear la temperatura se usa el termopar y para controlar el horno se usa el PLC o computadoras.

Revenido

El revenido es un tratamiento térmico que sigue al de templado del acero. Tiene como fin reducir las tensiones internas de la pieza originadas por el temple o por deformación en frío. Mejora las características mecánicas reduciendo la fragilidad, disminuyendo ligeramente la dureza, ésto será tanto más acusado cuanto más elevada sea la temperatura de revenido.

Características generales del revenido

  • Es un tratamiento que se da después del temple
  • Se da este tratamiento para ablandar el acero
  • Elimina las tensiones internas
  • La temperatura de calentamiento está entre 150 y 500 ºC (debe ser inferior a AC1, porque por encima se revertiría el temple previo)
  • El enfriamiento puede ser al aire o en aceite

Fases del revenido

El revenido se hace en tres fases:

1. Calentamiento a una temperatura inferior a la crítica.

2. Mantenimiento de la temperatura, para igualarla en toda la pieza.

3. Enfriamiento, a velocidad variable. No es importante, pero no debe ser excesivamente rápido.

Calentamiento

El calentamiento se suele hacer en hornos de sales. Para los aceros al carbono de construcción, la temperatura de revenido está comprendida entre 450 a 600°C, mientras que para los aceros de herramientas la temperatura de revenido es de 200 a 350°C. En esta fase la martensita, a la que se llega con el temple expulsa el exceso de carbono.

Mantenimiento de la temperatura

La duración del revenido a baja temperatura es mayor que a las temperaturas más elevadas, para dar tiempo a que sea homogénea la temperatura en toda la pieza.

Enfriamiento

La velocidad de enfriamiento del revenido no tiene influencia alguna sobre el material tratado cuando las temperaturas alcanzadas no sobrepasan las que determinan la zona de fragilidad del material; en este caso se enfrían las piezas directamente en agua. Si el revenido se efectúa a temperaturas superiores a las de fragilidad, es conveniente enfriarlas en baño de aceite caliente a unos 150°C y después al agua, o simplemente al aire libre.

Revenido del acero rápido

Se hace a la temperatura de 500 a 600°C en baño de plomo fundido o de sales. El calentamiento debe ser lento, el mantenimiento del caldeo será por lo menos de media hora; finalmente se deja enfriar al aire.

Dos revenidos sucesivos mejoran las características mecánicas y las de corte de los aceros rápidos.

Hornos para Tratamientos Térmicos

Nuestra gama comprende hornos preparados para los tratamientos térmicos mas usuales en la industria, como son:


TEMPLE
REVENIDO
RECOCIDO
TRATAMIENTOS TERMO QUIMICOS
(Cementación, Cianuración, Nitruración)

Todos nuestros hornos se caracterizan por su adecuación o adaptación a la aplicación concreta exigida. Dicha exigencia se refiere siempre a aspectos de:

a) Comodidad y funcionalidad operativa.
b) Dimensionado de la cámara de tratamiento paticularizando en función del tipo de piezas a tratar.
c) Fabricación adaptada a las diversas fuentes de energía.
.



HORNOS PARA TEMPLE / RECOCIDO
Se diseñan para poder alcanzar unas temperaturas de trabajo de 1.100º C -1.400º C máximas capaces de provocar el cambio necesario en la estructura metalográfica del metal a tratar.
En la versión de horno eléctrico, se prevee una entrada de gas protector (generalmente nitrógeno) a la cámara de tratamiento con el fín de proteger a las piezas a tratar contra la descarburación.
Cuando se trata de hornos a combustible líquido o gaseosos la regulación del circuito de combustión permite obtener en la cámara de tratamiento una atmósfera oxidante, neutra o reductora.
En este caso los quemadores a instalar son básicamente de dos tipos, en función del sistema de aportación del aire necesario para la combustión.

A) Quemadores de aire inducido.
B) Quemadores de aire forzado.

Los circuitos de combustión del grupo A se caracterizan por su simplicidad al no requerir ventilador de aire. Su regulación para obtener diferentes atmósferas resulta extremadamente sencilla.
Requieren presiones de gas bastante altas:
(Propano = 3 Kgs. / cm2)
(Gas natural = 1,5 Kgs. / cm2)

En el caso B el quemador es del tipo “ Monobloc ” pudiendo llevar integrado el ventilador eléctrico en su conjunto, o bien integrarlo en el circuito de combustión de forma independiente.
Como complemento al horno de temple, podemos contemplar la colocación de un sistema que facilite la introducción / extracción de piezas al interior del horno.

ENFRIAMIENTO DE LAS PIEZAS TEMPLADAS
Normalmente dicho enfriamiento se efectuará por inmersión rápida de las piezas tratadas en recipientes conteniendo aceite o agua.
El dimensionado de estos recipientes de enfriamiento lo realizaremos en función del peso de las piezas a tratar y el aumento de temperatura permisible en cada caso.

No obstante nuestros recipientes de enfriamiento se equipan básicamente con:

• Bomba de recirculación- agitación del fluido.
• Sistema de enfriamiento
• Armario de control del proceso de enfriamiento que gobierna los dos aspectos anteriores.


ARMARIO DE CONTROL
Su localización física se concreta adherido lateralmente al propio cuerpo del horno.
A nivel de equipamiento su diseño es absolutamente abierto a las exigencias a concretar con el propio usuario.

• Equipo de potencia de control por tiristores en caso de tratarse de hornos eléctricos.
• Regulador digital principal de control de temperatura con salida lógica, analógica o de relé según el caso para garantizar el mantenimiento de la temperatura de trabajo.
• Tarjetas de comunicación RS-232 o similar para comunicación a PC
• Registro de temperatura sobre papel con tantas curvas de registro independientes como sean necesarias.
• Regulador de temperatura de seguridad sobre sensor independiente.
• Reloj de puesta en Marcha / Parada automáticas.
• Pilotos indicadores de maniobra.
• Seleccionador de potencia, Interruptor diferencial, cableado y diseño de acuerdo a la norma.

Procedimiento

· Cortamos el material y calcular la dureza de ella.

· Al abrir el horno metimos la pieza y cerramos el horno.

· Llevamos el tiempo, cuanta temperatura alcanzaba en 5 minutos.

· Sacamos la pieza hasta que se llego la temperatura de 700°.

· Una vez al alcanzar la temperatura apagamos el horno a verificar los colores de la pieza enfriada por agua, por aceite y verificar la sucedido en una prensa para ver si aumenta la dureza.

Conclusiones

Aprendí a realizar temple a una pieza de acero conocer los tipos de tratamiento térmicos que hay, saber que una pieza de acero se le pueda disminuir y aumentar la dureza.



Recomendaciones

· No abrir el horno cuando estén las piezas adentro por que pierde temperatura.

· Tener cuidado de limpiar las tenaza antes de meterla al horno sacarla pieza rápidamente del horno para enfriarla.



jueves, 6 de noviembre de 2008

Hornos para tratamientos termicos



Hornos para tratamientos térmicos

Como se ha visto en apartados anteriores para la realización de un tratamiento térmico debemos conseguir elevar la temperatura de los materiales. Ello se consigue en hornos especiales que deben controlar perfectamente los tiempos de calentamiento y las temperaturas a conseguir.
Como ejemplo podemos considerar el acero F-125, muy utilizado para la fabricación de tornillos con alta resistencia a la tracción. En las tablas adjuntas se recoje su composición química y las temperaturas a las cuales se deben realizar los diferentes tratamientos.

Se puede observar que las temperaturas a las cuales deben trabajar los hornos deben superar los 1100ºC, en el caso de que el material deba ser tratado para su posterior forjado.
Los fabricantes de hornos utilizan diferentes sistemas de calentamiento, como quemadores a gas o resistencias eléctricas. Los sistemas de enfriameiento de las piezas pueden ser por convección natural o convección forzada.

Informe de Tratamientos termicos




Tratamiento termico




Se conoce como tratamiento térmico el proceso al que se someten los metales con el fin de mejorar sus propiedades mecánicas, especialmente la dureza, la resistencia y la tenacidad. Los materiales a los que se aplica el tratamiento térmico son, básicamente, el acero y la fundición, formados por hierro y carbono.

La utilización de tratamientos térmicos permite lograr las más diversas características del acero y sus aleaciones, así como de otros muchos metales. En consecuencia dichos tratamientos tienen una importancia primordial en las distintas fases de fabricación de la industria moderna. En este artículo se pretende dar una somera información sobre los diferentes tratamientos térmicos, sus procedimientos y resultados.



Los procedimientos en los tratamientos térmicos son muy numerosos y variados según el fin que se pretende conseguir. La gran cantidad de tratamientos térmicos, las distintas aleaciones y sus reacciones y las diferentes exigencias técnicas requieren soluciones y conocimientos profundos de la materia. El tratamiento térmico pretende endurecer o ablandar, eliminar las consecuencias de un mecanizado, modificar la estructura cristalina o modificar total o parcialmente las características mecánicas del material. Podemos distinguir dos razones principales para efectuar tratamientos térmicos en los cuales se pretende conseguir un endurecimiento (temple) o un ablandamiento (recocido).



En que consiste
Tratamientos térmicos consiste en las reacciones que se producen en el material, tanto en los aceros como en las aleaciones no férreas, y ocurren durante el proceso de calentamiento y enfriamiento de las piezas, con unas pautas o tiempos establecidos.
Para conocer a que temperatura debe elevarse el metal para que se reciba un tratamiento térmico es recomendable contar con los diagramas de cambio de fases como el de hierro–hierro–carbono. En este tipo de diagramas se especifican las temperaturas en las que suceden los cambios de fase (cambios de estructura cristalina), dependiendo de los materiales diluidos.



Tipo de tratamiento termico.


  • Tratamientos en la masa: recocidos y normalizados, temples y revenidos.
  • Tratamientos superficiales: temple superficial y tratamientos termoquímicos (cementación, carbonitruración, boruración y nitruración).
  • Tratamientos de superficie (depósitos).

Temple
El temple consiste en calentar el acero a una temperatura determinada por encima de su punto de transformación para lograr una estructura cristalina determinada (estructura austenítica), seguido de un enfriamiento rápido con una velocidad superior a la crítica, que depende de la composición del acero, para lograr una estructura austenítica, martensítica o bainítica, que proporcionan a los aceros una dureza elevada.Para conseguir un enfriamiento rápido se introduce el acero en agua, aceite, sales o bien se efectúa el enfriamiento con aire o gases. La velocidad de enfriamiento depende de las características de los aceros y de los resultados que se pretenden obtener.En casos determinados se interrumpe el enfriamiento en campos de temperatura comprendidos entre 180-500 ºC., alcanzándose de esta manera un temple con el mínimo de variación en las dimensiones de las piezas, un mínimo riesgo de deformación y consiguiéndose durezas y resistencias determinadas, de acuerdo con las estructuras cristalinas en lo que se refiere a austenita, martensita o bainita.Los procedimientos de temple descritos se refieren a un temple total del material, otros tratamientos permiten una más amplia variación de las características añadiendo carbono o nitrógeno a la superficie de las piezas.



Cementación
La difusión de carbono sobre la superficie se denomina cementación. Este procedimiento consiste en el calentamiento de las piezas a una temperatura de aproximadamente 900 ºC en un medio en el que el carbono penetre en la superficie del acero en función del tiempo. Se puede efectuar este procedimiento con medios sólidos (carbón de madera con aditivos, baño de sales con cianuros), o con medios gaseosos CO, H2, N2, CmHn. La utilización de medios gaseosos es la más utilizada ya que permite un control de la profundidad del tratamiento.Después de la cementación se efectúa un enfriamiento rápido para alcanzar la dureza superficial necesaria de forma que los aceros con bajo contenido en carbono, alcancen una superficie dura con un núcleo dúctil que proporcione a las piezas su máxima resistencia.



Nitruración
La adición de nitrógeno a la superficie se denomina nitruración, dicho procedimiento consiste en el enriquecimiento de la superficie manteniendo el acero (de aleación especial con cromo, vanadio, aluminio), a una temperatura de aproximadamente 550 ºC, sea en baño de sales o en una atmósfera de amoniaco durante un tiempo determinado. Sin más tratamientos se alcanza de ésta manera una dureza superficial extremadamente alta con un mínimo de deformaciones, debido a la baja temperatura del tratamiento.



Revenido
Normalmente, a continuación del temple se efectúa un tratamiento, denominado revenido. Si un acero se templa correctamente, alcanza su máxima dureza, que depende en primer lugar de su contenido en carbono, pero el acero en este estado es muy frágil y en consecuencia debe ser revenido a una temperatura entre 150 ºC y el punto de transformación del mismo. Los revenidos efectuados entre 150-220 ºC influyen poco en la dureza pero mejoran la resistencia, eliminando una parte de las tensiones producidas durante el enfriamiento. Esta clase de revenido se utiliza sobre todo en aceros para herramientas que requieren una gran dureza, en otros casos se efectúan los revenidos entre los 450-600 ºC. En estos casos el acero templado pierde parte de la dureza conseguida pero se aumenta la resistencia y la elasticidad. Variando la temperatura y la duración del revenido se influye sobre el resultado final en lo referente a dureza y resistencia del acero. Una prolongación del tiempo de mantenimiento a temperatura, visto desde el punto de la dureza, significa lo mismo que un aumento de la temperatura, pero no en absoluto en lo referente a la estructura, por lo tanto, la temperatura y duración del tratamiento depende de los resultados finales exigidos, (dureza, resistencia ).En casos determinados se precisan dos revenidos consecutivos, ya que en el temple puede no transformarse la austenita en su totalidad, permaneciendo en la estructura parte de la misma no transformada (austenita residual). Esta austenita puede transformarse en el curso de un revenido, ya sea en el calentamiento a temperatura o en periodo de mantenimiento de ésta, o bien en el enfriamiento después del revenido, lográndose martensita o bainita. Un segundo revenido puede ser necesario para eliminar la fragilidad debida a las tensiones producidas por la transformación en las distintas fases. Loa aceros que poseen una asutenita residual muy estable, como algunos aceros rápidos, requieren a veces tres revenidos.


Carbonitruración
La difusión de carbono y nitrógeno se denomina carbonitruración, tratamiento térmico muy frecuente debido a sus numerosas ventajas. Dicho tratamiento se realiza en las mismas condiciones que la cementación ya sea en baño de sales de una composición determinada o en atmósfera gaseosa con adición de nitrógeno por medio de la disociación de amoniaco.



Recocido
El recocido pretende conseguir lo contrario que el temple, es decir un ablandamiento del material que se consigue al poner en equilibrio la estructura cristalina que se había deformado por el frío, por tratamientos térmicos o por la mecanización de la pieza.


Normalizado
El normalizado es un recocido que se efectúa para proporcionar una buena y fácil mecanización de las piezas, lo cual depende de su estructura cristalina. El normalizado se efectúa antes del temple, ya que el resultado de éste depende del estado inicial de la estructura de las mismas. También se realizan recocidos para la eliminación de tensiones a temperaturas inferiores al punto de transformación.Muchas veces se efectúan recocidos en piezas que previamente fueron templadas y revenidas. Para ello debe elegirse una temperatura que logre la disminución de la dureza y la resistencia.La temperatura baja exigida puede ser compensada por la duración del recocido. La velocidad de enfriamiento después del recocido tiene una gran importancia, ya que un enfriamiento rápido puede provocar nuevas tensiones y si es demasiado lento existe el peligro de fragilidad.



Recocido isotérmico
Otros recocidos se efectúan para modificar la repartición de los componentes de la estructura cristalina (transformación de la perlita laminar), a éste recocido denominado isotérmico el cual es muy frecuente en piezas estampadas para la industria de automoción.Aparte de los tratamientos indicados existe un gran número de otros muy específicos como envejecimiento, boronizado, sulfinizado, desgasificado, oxidación, recristalización , reducción sinterizado, etc.

Imagenes del Pulido Fino







Informe del pulido fino y ataque de probeta

Introducción

El presente informe esta elaborado solo lo que es pulido fino y los tipos de microscopio que utilizamos para el análisis metalografico cuando este fue atacado con el reactivo, es preciso obtener un pulido análogo al de un espejo, por lo cual utilizamos pulidoras de discos con filtros.


Objetivo

· Analizar la probeta que esta siendo quemada con el reactivo y poder observarla en el microscopio para ver la estructura del material.
· Realizar bien el pulido fino para eliminar las rayas finas que quedaron en el pulido medio.
· Conocer y aprender bien las técnicas que se necesitan para realizar el pulido fino.
· Conocer y aprender bien a usar las maquina pulidora de disco.



Recursos
· Mesa
· Probeta
· Maquina pulidora de discos
· Agua regio
· Algodón
· Secadora de pelo
· Nitral
· Picral
· Alúmina
· Gabacha
· Gafas


Teoría Relacionada

GENERALIDADES

El pulido de una probeta metalográfica tiene por objeto eliminar de su superficie las rayas finas producidas en la última operación de desbaste y conseguir una superficie sin rayas y con alto pulimiento.
El éxito del pulido y el tiempo empleado en la operación dependen en gran manera del cuidado con que se haya realizado el desbaste. Si una probeta tiene rayas profundas y gruesas, que no se han eliminado en la última de desbaste, se pierden el tiempo y el trabajo si se pretende eliminarlas en el pulido fino.
Mientras sea posible hay que tomar precauciones para que la operación se realice en un ambiente relativamente limpio de polvo.

PULIDORAS METALOGRÁFICAS

El pulido preliminar y el final de una probeta metalográfica desbastada se realizan en uno o más discos. Tales discos son, esencialmente, platos de bronce de 20 a 25 mm de diámetro, cubiertos con un paño de calidad apropiada. Los discos giran, generalmente, en un plano horizontal, y es conveniente que cada disco posea su motor individual para facilitar el control y ajuste de la velocidad de rotación. Los equipos de desbaste y pulido automáticos ahorran, si duda alguna, mucho tiempo y trabajo del operador en las operaciones rutinarias de preparación de las probetas metalográficas. Sin embargo, muchos metalográficos
Manifiestan que en los equipos automáticos, contrariamente a lo que ocurre en las
Técnicas manuales, es difícil observar el progreso de la preparación de la probeta y, especialmente conseguir el control del grado final del pulido que es necesario en un trabajo preparatorio de alta calidad.



PULIDO FINAL

Esta operación tiene por finalidad eliminar las rayas producidas en el pulido preliminar y dar lugar, por último, a una superficie pulida uniformemente y libre de rayas. Según el metal o aleación que se pule, se emplea uno de los abrasivos citados anteriormente – alúmina levigada, oxido de magnesio, óxido crómico-. Para la mayoría de las probetas metalografías, la alúmina levigada da un resultado magnífico y se reconoce por todos como el abrasivo de empleo más universal en el pulido final. Durante el pulido se aplica a la probeta una presión moderada y se la mueve continuamente del centro a la periferia del disco. Eventualmente, y en particular al final de la operación, se gira la probeta en sentido contrario al de la rotación del disco. Esta operación modifica continuamente la dirección del pulido y evita la formación de colas de cometa. Tales formaciones son inevitables cuando se pule en una sola dirección, por que se arrancan más o menos las inclusiones, se abrasión el metal adyacente y aparecen picaduras y huecos dejados por dichas inclusiones.
Para evitar la distorsión del metal, se debe suspender el pulido fino en cuanto las rayas ya no son observables a 100 aumentos, no apareciendo tampoco colas de cometa. Si persisten las rayas finas, se puede continuar el pulido final; es, sin embargo, más probable que se obtengan resultados mejores repitiendo el pulido preliminar antes de terminar el pulido final.
La probeta pulida puede atacarse inmediatamente después o se puede guardar para usarla más tarde y examinarla sin ataque. En cualquier caso, la superficie de la probeta debe protegerse de la oxidación y otros efectos perjudiciales atmosféricos.





Reseña histórica del microscopio

La curiosidad innata al
hombre ha hecho que este haya intentado saber más acerca de los objetos más lejanos, pero también de los más próximos, la astronomía es una ciencia ligada al hombre desde antiguo y casi en la misma medida que se desarrolla el instrumental óptico para acercar los objetos lejanos lo hace el que permite aumentarlos objetos próximos
El invento del microscopio parece remontarse al siglo XVI cuando en 1590 los hermanos Jansen en Holanda inventaron el microscopio compuesto, constaba de un tubo con dos lentes convexas en cada extremo y ampliaba más que las lupas, que existían desde la
Edad Media, aunque daba una imagen borrosa.
Un importante micros copista fue el holandés Antonie van Leeuwenhoeck nacido en Delft en 1632) quien, sin ninguna preparación científica, puede considerarse el fundador de la bacteriología. Tallaba el mismo sus lupas sobre esferitas de cristal, cuyos diámetros no alcanzaban el milímetro (su campo de visión era muy limitado, de décimas de milímetro). Con estas pequeñas distancias focales alcanzaba los 275 aumentos. Observó los glóbulos de la
sangre, bacterias y protozoos; examinó por primera vez los glóbulos rojos y descubrió que el semen está compuesto de espermatozoides. Durante su vida no reveló sus métodos secretos y a su muerte en 1723, 26 de sus aparatos fueron cedidos a la Royal Society de Londres.
En 1665, Robert Hooke observó con un microscopio un delgado corte de corcho. Hooke notó que el material era poroso. Esos poros, en su conjunto, formaban cavidades poco profundas a modo de cajas a las que llamó
células. Hooke había observado células muertas. Unos años más tarde, Marcelo Malpighi, anatomista y biólogo italiano, observó células vivas. Fue el primero en estudiar tejidos vivos al microscopio.
Durante el siglo XVIII continuó el progreso y se lograron
objetivos acromáticos por asociación de vidrios flint y crown obtenidos en 1740 por H.M. Hall y mejorados por Dollond. De esta época son los estudios efectuados por Newton y Euler.
En el siglo XIX, al descubrirse que la dispersión y la refracción se podían modificar con combinaciones adecuadas de dos o más
medios ópticos, se lanzan al mercado objetivos acromáticos excelentes.
Los métodos seguidos por los ópticos eran totalmente empíricos y hasta la llegada de Abbe un joven físico de la
Universidad de Jena que desarrolla la famosa teoría del microscopio, según la cual, los grandes aumentos son inútiles si la imagen de difracción no se reduce suficientemente a expensas de la apertura numérica del objetivo.

Que es un microscopio
Un microscopio es un dispositivo encargado de hacer visibles objetos muy pequeños. El microscopio compuesto consta de dos lentes (o
sistemas de lentes) llamados objetivo y ocular. El objetivo es un sistema de focal pequeña que forma una imagen real e invertida del objeto (situado cerca de su foco) próxima al foco del ocular. Éste se encarga de formar una imagen virtual de la anterior ampliada y situada en un punto en el que el ojo tenga fácil acomodación (a 25cm o más). Dada la reducida dimensión del objeto, se hace imperioso el recolectar la mayor cantidad de luz del mismo, utilizando sistemas de concentración de la energía luminosa sobre el objeto y diseñando sistemas que aprovechen al máximo la luz procedente del objeto.

Partes de un microscopio

· Lente ocular: Es donde coloca el ojo el observador. Esta lente aumenta entre 10 a 15 veces el tamaño de la imagen.
· Cañón: Tubo largo de metal hueco cuyo interior es negro. Proporciona sostén al lente ocular y lentes objetivos
· Lentes objetivos:
Grupo de lentes de 2 o3 ubicados en el revólver.
· Revólver: Sistema que contiene los lentes objetivos y que puede girar, permitiendo el intercambio de estos lentes.
· Tornillo macrométrico: Perilla de gran tamaño, que al girarla permite acercar o alejar el objeto que se está observando.
· Tornillo micrométrico: Permite afinar la imagen, enfocándola y haciéndola más clara.
· Platina: Plataforma provista de pinzas, donde se coloca el objeto o preparación.
· Diafragma: Regula la cantidad de luz que pasa a través del objeto en observación
· Condensador: Concentra el Haz luminoso en la preparación u objeto.
· Fuente luminosa: refleja la luz hacia la platina.

Tipos de microscopios
· Microscopio óptico: Seguramente es el que más conoces, ya sea por
fotos, ilustraciones o porque lo viste en el laboratorio de tu escuela. Está formado por numerosas lentes que pueden aumentar la visualización de un objeto. Algunos microscopios ópticos pueden agrandar la imagen por encima de las 2.000 veces. Con este tipo de instrumento se pueden ver tejidos vivos y observar los cambios que ocurren en un período de tiempo.
· Microscopio electrónico: Funciona mediante el uso de
ondas electrónicas. El "bombardeo" de electrones permite obtener imágenes ampliadas de la muestra, las que se proyectan sobre una pantalla como la del televisor. El microscopio electrónico puede aumentar la imagen de un objeto entre 50.000 y 400.000 veces.
· Microscopio de efecto túnel: Este microscopio utiliza una especie de aguja cuya punta es tan fina que ocupa un sólo
átomo. Esta punta se sitúa sobre el material y se acerca hasta una distancia determinada. Luego se produce una débil corriente eléctrica. Al recorrer la superficie de la muestra, la aguja reproduce la información atómica del material de estudio en la pantalla de una computadora. Los materiales que pueden observarse con este tipo de microscopio tienen sus limitaciones; deben, por ejemplo, conducir la electricidad y ser elementos que no se oxiden: como el oro, el platino o el grafito, entre otros.
· Microscopio de
fuerza atómica: Es similar al del efecto túnel. Usa una aguja muy fina situada al final de un soporte flexible para entrar en contacto con la muestra y detectar los efectos de las fuerzas atómicas. El resultado que se obtiene es parecido al del efecto túnel pero sirve para materiales no conductores de la electricidad.

Importancia del microscopio

El microscopio es sin duda el elemento más importante en cualquier laboratorio. Nos permite, por ejemplo, ver células, microorganismos y bacterias, lo cual es imposible de observar a simple vista.
Con el microscopio hemos descubierto infinidades de cosas que nos han ayudado a evolucionar como por ejemplo hames descubierto
enfermedades que serian imposible de detectar sin la ayuda del microscopio también hemos descubierto las cura para esas y muchas mas enfermedades. El microscopio nos ayudo también a mirar y aprender de las estrellas y planetas que hemos observador gracias al microscopio gracias al microscopio se descubrió que no era el sol el que giraba alrededor de la tierra si no la tierra alrededor del sol.
El microscopio ha sido una de las herramientas esenciales para el estudio de las ciencias de la vida. Abrió el ojo humano hacia una nueva dimensión. Tanto es así que actualmente, el microscopio nos permite observar el "
corazón" mismo de la materia: los átomos.
El microscopio óptico no es ni mucho menos un producto de la tecnología moderna (ver notas de interés y temas relacionados), pero es sumamente útil para observar objetos que se hallen fuera del límite de resolución del ojo humano (tamaño inferior a 100nm) (ver
conversión en temas relacionados). Este microscopio (también llamado compuesto en oposición al simple que consta de una sola lente biconvexa y se conoce como lupa) consta de tres sistemas:

Sistema mecánico: está formado por aquellas piezas que no intervienen en la formación de la imagen ni en el camino de la luz (ej.: tornillos micro y macrométrico, columna, pié, platina, etc.);
· Sistema de iluminación: lo integran aquellos componentes encargados de colectar la luz, dosificarla y dirigirla a través del preparado (ej.: espejo, condensador, diafragma);
· Sistema óptico: incluye todos los elementos que colaboran en la ampliación de la imagen, es decir: objetivos y oculares que son las lentes del microscopio.

Propiedades de las lentes:
Ya mencionamos que hay dos tipos de lentes: el ocular, en la parte superior del microscopio, más próximo al ojo del observador, y el objetivo, próximo al preparado.
El ocular normalmente tiene un aumento de 10x (la "x" indica "aumento") por lo que amplifica una imagen 10 veces su tamaño normal.
En cuanto a los objetivos, por lo común tienen un aumento que varía entre 4x a 45x. Lo normal es encontrar tres objetivos de distinto aumento (4x, 10x y 40x) montados sobre una base giratoria que permite intercambiarlos para aumentar, en forma creciente, el tamaño de la imagen. Una propiedad importante de los objetivos es que normalmente invierten la imagen en todo sentido (de derecha a izquierda y de arriba abajo) y, como el ocular no puede reinvertirla, nosotros la observamos completamente al revés. Esto no es un problema porque ¿quién sabe qué es arriba y qué abajo en una célula? pero conviene tenerlo en cuenta porque cuando movemos el preparado, la imagen se desplaza ante nuestros ojos en sentido contrario a lo que esperaríamos!
La imagen resultante estará ampliada tantas veces como el producto de las lentes con las que estoy observando, es decir que si utilizo un ocular de 10x y un objetivo de 4x, veré la imagen cuarenta veces más grande que su tamaño original.
Conviene destacar que existen dos tipos de objetivos: los de observación en seco y los de inmersión. En el primer caso, el aumento varía de 4x a 45x y alcanza con el índice de refracción del aire (de ahí el nombre "en seco", por el aire!) para que la imagen se forme nítidamente, pero en el segundo caso, al incrementar el aumento (las lentes de inmersión tienen aumentos de 90x o 100x) es necesario aumentar el índice de refracción entre el preparado y la lente para lograr la imagen, para esto se utilizan aceites de cedro o sintético y la lente se "sumerge" en ellos (de ahí el nombre "de inmersión").

Relación entre aumento, diámetro y distancia:
Existe una estrecha relación entre el aumento, el diámetro de la lente y la distancia al preparado. El diámetro de la lente se relaciona de manera inversa con el aumento (a mayor aumento, menor diámetro), esto se debe al campo que debe abarcar cada uno (al aumentar el tamaño debo reducir el campo, sino la imagen sería terriblemente grande, por ejemplo, desde un avión veo mucha superficie (campo) pero muy pequeña y poco detallada, a medida que me acerco, veo más grande los detalles pero menor superficie). En cuanto a la distancia al preparado, a mayor aumento que quiera conseguir, más cerca debo estar del preparado y entender esto es fundamental para comprender el porque de las lentes de inmersión: sin ahondar en cuestiones físicas, llega un momento en que a través del aire no me puedo acercar más, entonces, para poder seguir "acercándome" tengo que modificar las propiedades de refracción del medio. El efecto que logro aumentando el índice de refracción es que, para la luz, el preparado esté más "cerca" del objetivo.

Poder resolutivo y límite de resolución:
El poder resolutivo es la capacidad que tiene un microscopio (o el ojo humano, etc.) de percibir por separado dos puntos pequeños, adyacentes y cercanos. Vale decir, es la capacidad para percibir detalles. El poder resolutivo aumenta a medida que disminuye la distancia que separa dichos puntos. Es decir, si dos puntos distan 1cm uno del otro y yo los veo como un solo punto borroso (aparte de necesitar urgente un oculista) tendré menor poder resolutivo que alguien que los distingue por separado o que distingue perfectamente puntos que distan de 0,5cm entre si.
Si definimos ahora límite de resolución como la distancia mínima que debe existir entre dos puntos para que sean distinguidos por separado, comprenderemos fácilmente la relación inversa que se establece entre poder resolutivo y límite de resolución: cuanto menor sea la distancia que debe separar a dos puntos para que se distingan por separado, mayor será el poder resolutivo necesario para observarlos.
El poder resolutivo del microscopio no guarda relación alguna con el aumento del mismo. Depende principalmente de la apertura numérica de la lente y de la longitud de onda de la luz utilizada. Sin abocarnos demasiado a definir "apertura numérica" podemos decir que es un valor determinado, entre otras cosas, por el diámetro de la lente.
Reactivo
Un reactivo es, en
química, toda sustancia que interactuando con otra (también reactivo) en una reacción química da lugar a otras sustancias de propiedades, características y conformación distinta, denominadas productos de reacción o simplemente productos.
Por tratarse de
compuestos químicos, los reactivos se pueden clasificar según muchas variables: propiedades físico-químicas, reactividad en reacciones químicas, características del uso del reactivo.
Sin embargo, por tratarse del concepto de reactivo la clasificación más adecuada en este caso sería la de características de su uso, según la cual se clasifican en el uso al que están destinados los reactivos. Esta clasificación viene dada en el envase del reactivo y depende del
tratamiento que se le haya dado, de su riqueza, de su pureza que determina el uso químico que se le va a poder dar, teniendo en cuenta la precisión, exactitud y error absoluto que se ha de tener en la operación química a realizar.
Así los reactivos se pueden clasificar en:
PB: Destinado a
bioquímica.
PA: Destinados a aplicaciones analíticas
QP: Químicamente puro, destinado a uso general en
laboratorio.
DC: Destinados a las aplicaciones del
análisis clínico.




En la reacción de formación del óxido de magnesio,los reactivos son el
magnesio y el oxígeno

Descripción del proceso

· La maquina debe estar con un transformados para encenderla.
· El proceso de pulido fino se realiza en una maquina llamada pulidora de disco, la cual tiene dos platos o discos giratorios, los que tienen en su interior un paño de billar , esta maquina puede utilizar diferentes tipos de abrasivos, pero el que nosotros utilizamos es la alúmina, la cual viene comercialmente en diferentes micras (0.03,0.05,0.01 etc.).
· Lo primero que tenemos que hacer para comenzar con el proceso, es conectar un transformador ya que la maquina trabaja con 100 voltios y la corriente en nuestro país fluctúa entre 100 y 120 voltios, luego le colocamos un recipiente a cada plato de la maquina por si hay algún derrame, luego procedemos a encender la maquina pulidora; hay que especificar que la maquina gira en sentido anti horario por lo que nosotros manipularemos la probeta en sentido horario es decir con las manecillas del reloj. Antes de poner en contacto la probeta con el paño, debemos impregnar el paño con alúmina, tiene que impregnarse proporcionalmente. Seguidamente ponemos en contacto la probeta con el paño impregnado de alúmina por un cierto tiempo, teniendo el cuidado de sujetar bien la pieza ya que si la soltamos podemos lastimar a alguien o dañar un equipo, luego de que pase este tiempo procedemos a lavar la probeta, después la secamos y se la mostramos al profesor, esta acción la repetiremos hasta que el maestro nos de el visto bueno y nos diga que la probeta esta lista.
· Hacer el análisis metalografico.



Conclusiones

· Aprender a manipular el microscopio
· Aprendí la estructura de la probeta.
· Para llegar a tener el pulido deseado, es importante aplicar una presión fija de la probeta sobre el sobre el paño impregnado con alúmina.
· Durante los desbastes finales se nota claramente el brillo o reflejo (parecido a un espejo) que va tomando el acero durante el procedimiento.
· Si se quiere tener una probeta que cumpla con los requisitos para poder ser observada en el microscopio, tenemos que seguir paso a paso el procedimiento que nos enseño el maestro.


Recomendaciones


· La probeta debe de sujetarse con cuidado ya que de revirar pude dañar las puertas de el laboratorio o a un compañero.

· Se tiene que tener cuidado de estar lavando la probeta constantemente y preguntarle al maestro si esta bien.
· Si se rompe el paño hay que comunicarlo de inmediato, para que el maestro lo remplace.
· Siempre se debe de lavar (limpiar) cuidadosamente el interior de los discos cuando se termine de trabajar, ya que quedan residuos de alúmina y esta corroe los materiales.



Bibliografía

·
www.google.hn
· www.yahoo.com
· www.wikipedia.com
· www.monografia.com