INTRODUCCIÓN

En este laboratorio hablaremos de los ensayos destructivos, estos ensayos se ha practicado en por muchas décadas en la cual trataba de detectar grietas superficiales e internas en los ferrocarriles o cualquier otro material sin necesidad de destruir el material a ensayar y en la actualidad se puede detectar fallas de un cargador frontal. Para ello se experimento con dos tradicionales métodos como son los líquidos penetrantes y las partículas magnéticas.

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OBJETIVOS

Realizar los equipos y procedimientos adecuados para la detección de fallas superficiales e internas en los materiales.

Conocer los métodos más comúnmente usados para localizar las discontinuidades.

Aplicar correctamente los métodos de Líquidos Penetrantes e Inspección pro Partículas Magnéticas.

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EQUIPOS Y MATERIALES

Para el líquido penetrante

Los líquidos

Guantes de látex

Mascarilla

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Placa de chatarra

Máquina Magflux

2 electrodos (pistoleras)

Limaduras de hierro

Trapo industrial

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FUNDAMENTOS TEÓRICOS- Ensayos no destructivos

Se denomina ensayo no destructivo a cualquier tipo de prueba practicada a un material que no altere de forma permanente sus propiedades físicas, químicas, mecánicas o dimensionales. Los ensayos no destructivos implican un daño imperceptible o nulo. Los diferentes métodos de ensayos no destructivos se basan en la aplicación de fenómenos físicos tales como ondas electromagnéticas, acústicas, elásticas, emisión de partículas subatómicas, capilaridad, absorción y cualquier tipo de prueba que no implique un daño considerable a la muestra examinada.

Se identifican comúnmente con las siglas: PND; y se consideran sinónimos a: Ensayos no destructivos (END), inspecciones no destructivas y exámenes no destructivos.

- Tintes Penetrantes

La inspección por líquidos penetrantes es un tipo de ensayo no destructivo que se utiliza para detectar e identificar discontinuidades presentes en la superficie de los materiales examinados y generalmente se emplea en aleaciones no ferrosas, aunque también se puede utilizar para la inspección de materiales ferrosos cuando la inspección por partículas magnéticas es difícil de aplicar.

Ventajas Desventajas

Fácil de aplicarSolo detecta discontinuidad

abierta a la superficieEconómico No para materiales porosos

Se puede aplicar a cualquier material

Detecta solo fallas superficiales

No detecta la profundidad de la falla

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- Partículas magnéticas

La aplicación del ensayo de Partículas Magnéticas consiste básicamente en magnetizar la pieza a inspeccionar, aplicar las partículas magnéticas (polvo fino de limaduras de hierro) y evaluar las indicaciones producidas por la agrupación de las partículas en ciertos puntos. Este proceso varía según los materiales que se usen, los defectos a buscar y las condiciones físicas del objeto de inspección.

Ventajas Desventajas

Fácil de aplicarSolo se puede aplicar a

materiales ferro magnéticosSe puede detectar fallas internas

a ciertas profundidades del material

Su equipo es tan económico

Puede causar daños al manipular el equipo

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PROCEDIMIENTO

TINTES PENETRANTES

Descripción del elemento a inspeccionar

1. Tinte limpiador:

Marca Cantesco

Tipo: aerosol

Color: tinte visible no acuoso

Volubilidad: muy volátil

Tiempo de aplicación: 5 minutos

Tensión superficial: baja tensión superficial

Lavable con agua

Removibles con solventes

Composición: sin halógenos y sin cloruro

Inflamabilidad: sumamente inflamable

Grado: nuclear

Función: remover las impurezas de la superficie

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2. Tinte penetrador:

Marca Cantesco

Tipo: aerosol

Color: tinte visible rojo no acuoso

Volubilidad: muy volátil

Tiempo de aplicación: 5 minutos

Tensión superficial: baja tensión superficial

Lavable con agua

Removibles con solventes

Composición: sin halógenos y sin cloruro

Inflamabilidad: sumamente inflamable

Grado: nuclear

Función: penetración en las fisuras de la superficie

3. Tinte revelador:

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Marca Cantesco

Tipo: aerosol

Color: tinte visible no acuoso

Volubilidad: muy volátil

Tiempo de aplicación: 5 minutos

Tensión superficial: baja tensión superficial

Lavable con agua

Removibles con solventes

Composición: sin halógenos y sin cloruro

Inflamabilidad: sumamente inflamable

Grado: nuclear

Función: revelar las fisuras de la superficie (generar manchas)

Procedimiento de trabajo

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La técnica de los líquidos penetrantes puede resumirse en los siguientes pasos:

Limpieza inicial y secado:

Consiste en limpiar perfectamente en la zona de interés a ser ensayada, empleando un líquido removedor de tal forma de dejar, las posibles discontinuidades, libres de suciedades o materiales extraños y su posterior secado con un trapo para trabajos industriales.

- Aplicación del líquido penetrante y tiempo de penetración Cubrir la superficie de interés con el líquido penetrante y dejar transcurrir 5 minutos aproximadamente para permitir que el LP, se introduzca por capilaridad en las discontinuidades.

- Limpieza intermedia Se removerá el exceso de LP sobre la superficie, evitando extraer aquel que se encuentre dentro de las fallas. Esta remoción se hará que se encuentre dentro de las fallas. Esta remoción se hará con ayuda de un trapo.

- Aplicación del revelador

Sobre la superficie ya preparada se esparcirá el líquido revelador, que una vez evaporada, deja una fina capa de polvo.

- Inspección y evaluación

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Esta fina capa de revelador absorberá el LP retenido en as discontinuidades, llevándolo a la superficie para hacerlo visible.

- Limpieza final

Aunque los agentes químicos utilizados no deberían ser corrosivos a los materiales ensayados, se elimina sus restos para prevenir posteriores ataques.

- Características de los líquidos

Limpieza

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Líquido transparente que realiza una limpieza superficial a la pieza que se le aplica.

Penetrante

Líquido de color rojo que tiene como habilidad penetrar orificios y aberturas muy pequeñas y estrechas.

Revelador

Líquido de color blanco que hace visible al ojo humano la posición del defecto.

PARTÍCULAS MAGNÉTICAS

- Descripción del elemento a analizar

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Este método de inspección utiliza campos magnéticos para revelar discontinuidades.Este efecto se debe al giro del electrón sobre sí mismo y a la manera como esos electrones se organizan en los átomos, haciendo que el átomo mismo sea un pequeño imán.Las técnicas de ensayo se pueden clasificar según si se mantienen o no las fuerzas magnéticas durante la aplicación del medio de inspección, así se tiene el método residual y el método continuo.De acuerdo con el carácter del campo utilizado los métodos pueden ser:- método circular o circunferencial- método longitudinal- método paralelo- método de espiral o campo de distorsión- combinación de los anterioresEl ensayo por partículas magnetizables es utilizado en la localización de discontinuidades superficiales y sub-superficiales en materiales ferromagnéticos. Puede aplicarse tanto en piezas acabadas como en semiacabadas y durante las etapas de fabricación.

- Descripción del proceso empleado

El proceso consiste en someter la pieza, o parte de esta, a un campo magnético.En la región magnetizada de la pieza, las discontinuidades existentes, o sea, falta de continuidad de las propiedades magnéticas del material, acusarán un campo de flujo magnético. Con la aplicación de partículas ferromagnéticas, ocurrirá una aglomeración de estas en los campos de fuga, una vez que son atraídas debido al surgimiento de polos magnéticos. La aglomeración indicará un contorno del campo de fuga, forneciendo la visualización del formato y de la extensión de la discontinuidad.

- Características de los polvos aplicados

Polvo fino de limaduras de hierro, son trozos de hierro muy pequeños que tienen el aspecto de un polvo oscuro brillante.Conformada por oxido de hierro, son llamadas también partículas magnetizadas. Son el método más sencillo para hacer visible los defectos de las superficies sometidas al ensayo.

- Amperaje utilizado

Amperios (A)El equipo portátil para magnetización circular de hasta 1500 amperes.

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Donde la corriente pulsada es el mejor debido a que facilita la movilidad de partículas secas, pues la corriente alterna no es muy sensible a discontinuidades superficiales.

- Corriente directa = Campo constante en toda la pieza.- Corriente alterna: Se concentra en cada superficial.- A mayor frecuencia de la corriente = Capa más delgada.- Preferido para piezas que han estado en servicio.

Campo más intenso dentro del tubo feromagnético

- Resultados obtenidos

Queda demostrado en los resultados obtenidos que es un medio confiable y que puede ser utilizado como medio de investigación y

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estudio para todos los estudiantes de Ingeniería Mecánica, además puede ser empleado en aplicaciones para las industrias.

La mejor sensibilidad para detectar discontinuidades sub-superficiales (especialmente con corriente pulsada)

Estas imágenes muestran discontinuidades su-superficiales

OBSERVACIONES Se observó que las laminillas de hierro se ordenaban sobre las

fisuras.

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Al momento de poner en contacto las superficies de ensayo con los electrodos, se producían chispas que tal vez fueron producto de la irregularidad de la superficie.

Para magnetizar las superficies de ensayo se utilizó corriente continua.

Se utilizó como partículas magnéticas laminillas de hierro.

Era necesario golpear la superficie de ensayo para que las laminillas de hierro se ordenen mejor y poder observar más detalladamente las fisuras.

Al inclinar las superficies de ensayo, sólo quedaban en ellas las partículas que fueron atrapadas por las discontinuidades de la superficie debido a su magnetización.

El amperaje máximo del equipo era de 100 A para corriente alterna y aproximadamente 80 A para corriente continua.

Se observó que el líquido removedor para retirar las impurezas de la superficie emitía un olor desagradable, por tal motivo es preferible trabajar en un lugar ventilado y estar puesta con mascarillas.

Se observó que al agregar el líquido revelador salen a relucir las fisuras de la superficie.

Los materiales utilizados eran aleaciones de hierro (acero).

Los líquidos penetrantes eran aerosoles.

Al evaporarse el líquido revelador, quedaba en la superficie una capa muy fina de un polvo blanco.

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CONCLUSIONES Concluimos que a través de los líquidos penetrantes aplicados

sobre las superficies de ensayo, e llegan a observar las imperfecciones que puede presentar una superficie.

Las fisuras se hacen visibles gracias a que el líquido penetrador se quedaban atrapado por capilaridad en las fisuras, y salían a relucir al aplicar el líquido revelador, el cual hacía que el líquido penetrador emergiera de las fisuras.

Se concluyó que para utilizar el método de líquidos penetrantes es necesario que las superficies de ensayo no seas porosas.

Se concluye que en las superficies en donde se va a realizar el ensayo de líquidos penetrantes estén libres de impurezas

Se concluyó que los líquidos penetrantes que se utilicen, deben estar normalizados.

Se concluye que para los ensayos de partículas magnéticas, las superficies de ensayo deben estar libre de impurezas.

El ensayo de partículas magnéticas se realizó con el método de magnetización residual.

El amperaje utilizado sobre la superficie de caldero fue 200 A aproximadamente por un lado y de 199 A aproximadamente por el otro lado.

Se concluye que para la magnetización de superficies o ejes, se le debe hacer circular sobre ellos corriente continua.

Se concluye que es muy importante la de magnetización de las piezas que se ensayan, para evitar una posible alteración sobre los mecanismos donde la pieza opera, debido a la magnetización que se le entregó.

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BIBLIOGRAFÍA

Fundamentos de la ciencia e ingeniería de materiales. William F. Smith / 2da edición.1996

Ciencia e ingeniería de los materiales.Donald R. Askeland. / Publicidad Mexico: International ThompsonEditores. 1998.

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