DEDICATORIA

Este trabajo nos indujo a la experimentacin de los materiales gracias al ingeniero y el apoyo econmico de nuestros padres.

GUA DE LA PRCTICA N 2:PREPARACIN DE PROBETAS METALOGRFICAS

I. OBJETIVO GENERAL

Introducir al estudiante al ambiente del Laboratorio Metalogrfico Moderno a travs de variedad de equipos mostrado y la terminologa empleada.

Hacer que el estudiante conozca, la secuencia de uso de los equipos y tcnicas empleadas en cada etapa de la preparacin de la muestra de materiales de Hierro, Aluminio, Cobre, etc.

OBJETIVOS ESPECFICOS

Entrar en contacto en forma directa y prctica con el mundo de los materiales. Aplicar lo visto en las primeras clases.

II. FUNDAMENTO TERICO

La metalografa es, esencialmente, el estudio de las caractersticas estructurales de un metal o una aleacin, para relacionarla este con las propiedades fsicas y mecnicas.

La parte importante en tal estudio es el examen macroscpico, que permite la observacin visual de los detalles estructurales ms groseros de un metal, dando un resultado limitado el punto de vista metalrgico.

Y el examen Microscpico, que es visible con el Microscpico ptico, debido a su tamao tan pequeo (granos), operando en aumentos de 100X y 200X aproximadamente, para examinar las caractersticas estructurales asociadas con los granos en el metal.

III. EQUIPOS, IMPLEMENTOS, MATERIALES

Equipos requeridos: Esmeril

Materiales:

Trozos de Aceros: bajo, medio, alto C, aleados Fundiciones: Gris, Nodular, Atruchada, Blanca, Probetas fracturadas del ensayo de traccin de aceros y fundiciones. Materiales compuestos y electrnicos

Cortador de discos abrasivos

Sierra Manual

Devastadora Mecnica

Paos de pulido de Nylon y de algodn

Papeles abrasivos N 220, 280, 400, 600, 800, 1000 y 1200.

Alcohol y algodn

IV. PROCEDIMIENTO

Cualquier tipo de anlisis debe realizarse en 03 etapas:

Seccionamiento: Consiste en remover una muestra del material analizado, teniendo en cuenta las convenciones en tamao y qu tan representativa es dicha porcin del total a analizar. Este primer paso es usado para otras prcticas adems de la metalografa, por ejemplo, ensayos de dureza.

Montaje: Consiste en proporcionar una base que sostenga la muestra, lo anterior brinda facilidad de uso. Por ejemplo, en la manipulacin de especmenes pequeos o cortantes. Es importante tener en cuenta que, antes de realizar el montaje se debe limpiar la muestra segn su naturaleza.

Preparacin mecnica: Durante el montaje de muestras generalmente el objeto de estudio es solamente una superficie, los tipos de preparacin son:

MAQUINADO: Uso de herramientas con filos de diferentes formas, ejemplo torneado y fresado.

RECTIFICADO Y ABRASIN: Arreglo de partculas abrasivas fijas que actan como herramientas de corte.

PULIMENTO: Arreglo de partculas abrasivas suspendidas entre las fibras de un pao.

Para la preparacin de superficies tpicamente se utiliza una secuencia de maquinado o rectificado y luego de pulimento. La operacin se compone de distintas etapas que van incrementando su fineza para proporcionar un mejor acabado

1. SELECCIN DE LA MUESTRA

Se selecciona la muestra de manera que sea representativa del material a examinar, y muestra la mayor cantidad de variaciones en cuando las caractersticas a evaluar.

Si se trata del examen de una pieza rota en servicio o fallado en el proceso de fabricacin la muestra deber ser tomada lo ms cercano posible a la fractura o inicio de la falla.

2. TAMAO DE LA MUESTRA

La muestra a ser pulida para el examen metalogrficos, deber generalmente tener de 10 a 25mm. Cuadrados o de 10 a 25 mm. De dimetro si el material es redondo. La muestra deber ser tal que permita su fcil manejo durante el pulido.

En el caso de alambres, flejes u otros artculos pequeos, que no tengan la dimensin dado en punto anterior, deber ser montado en una resina para su manejo.

A. PREPARCIN DE PROBETAS METALOGRFICAS

PROBETA: Llamadas tambin muestra, parte que se separa de la pieza para ser sometida a anlisis.

SELECCIN DE MUESTRA: Parte ms importante debido a que su resultado final depender de la buena eleccin de la muestra. Si usa toda la pieza si es posible, sino se usa una parte de ella. Cortndole un pedazo de esta. Antes de seleccionar la muestra debe saberse lo que se quiere estudiar, analizando las caras longitudinales y transversales de la pieza.

TOMA DE LA MUESTRA: Se separa la parte a estudiar con una herramienta de corte denominada cut-off (maquina especial que consta de un motor con un disco abrasivo).

FACTORES:

EQUIPO: Cortadora Metalogrfica. TAMAO DE LA MUESTRA: Va ser las ms pequea que pueda ser agarrada con la mano. Si la pieza es muy pequea se toma con una pinza, sino se introduce en resinas plsticas. TEMPERATURA: En el momento de cortar la temperatura no debe ser mayor que la soportada por la mano, porque puede causar cambios estructurales. EMBUTIDO: Se utiliza cuando la pieza es muy pequea, consiste en sembrar la pieza, en una resina plstica, estas resinas son plsticas cuyas caractersticas son: no deben ablandarse, obstaculizando la preparacin, no deben reaccionar con los reactivos qumicos y con el metal. Deben ser aisladores elctricos. En el embutido se selecciona la resina para el molde tomando en cuenta la presin y la temperatura de la fusin de la resina.

PREPARAR LA MUESTRA

DESBASTES: Consiste en someter la cara elegida de la pieza a la accin de un papel esmeril, tomndose 3 etapas. DESBASTE GROSERO: Se utiliza papel esmeril 180 no debe ejercer mucha presin. La probeta debe quedar plana y el rayado debe hacerse en un solo sentido. DESBASTE INTERMEDIO: Se utiliza dos papeles de lija 240 y 320. Se busca siempre mantener la cara plana de la pieza, para lograr esta nos valdremos de la ayuda de una lmina de mrmol en la cual se envuelve el papel 240 cuando desaparecen las rayas del 180 y se repite el procedimiento para el 320. El nuevo rayado se hace perpendicular al anterior. DESBASTE FINAL: Se utilizan tres papeles de lija de 800, 1000, 1200. Se realiza el mismo proceso anterior. La cara desbastada debe ser limpiada cada vez que se utiliza un papel de lija.

Pulido: Consiste en eliminar las rayas muy finas dejadas en la etapa de desbaste y producir una superficie espectacular. El equipo utilizado es una pulidora metalogrfica, los materiales utilizados son paos abrasivos.

Paos: Pedazo de tela colocado en el disco de la pulidora el cual se moja con un abrasivo en suspensin acuosa, debe ser capaz de resistir el roce entre el metal y las partculas abrasivas. El ms usado es el que se utiliza en la mesa de billar.

Abrasivos: Se preparan en suspensin acuosa son partculas muy frgiles, en sus texturas tienen mucha aristas y vrtices cortantes. Su tamao es muy pequeo, se preparan de diferentes formas. Almina. El pulido se realiza del centro a la periferia, contrario al movimiento del disco.

Ataque: Consiste en someter la cara pulida de la pieza a la accin de un reactivo qumico. El reactivo depender del acero utilizado. El usado en el laboratorio es NITAL al 2% el reactivo va a disolver primero los bordes de grano definindolos; esto sucede porque all se encuentran las impurezas. Si el material tiene una sola fase el reactivo acta igual sobre los granos. Si tiene dos fases de reactivo actuara ms intensamente sobre una que sobre la otra, dando origen a regiones distintas debido a que no forman compuestos qumicos diferentes.

B. PREPARACIN NORMAL

ESMERILADO BURDO O TOSCO: La muestra debe ser de un tamao de fcil manipulacin. Una muestra blanda se puede aplanar si se mueve lentamente hacia arriba y abajo a travs de una superficie de una lima plana poco spera. La muestra plana o dura puede esmerilarse sobre la lija de banda, manteniendo la muestra fra sumergindola frecuentemente en agua.

Durante la operacin de esmerilado, cosa de no alterar su estado con el calor que se produce en el acto de pulido. Cosa de mantener una misma fase.

En todas las operaciones de esmerilado, la muestra debe moverse en sentido perpendicular a la ralladura existente. El esmerilado, contina hasta que la superficie quede plana, y todas las ralladuras debidas al corte manual o al disco cortador no sean visibles, emulando la superficie a un espejo.

MONTAJE: Este paso se realiza en el caso que las muestras sean pequeas o de difciles manipulacin en las etapas de pulido intermedio y final. Piezas pequeas como tornillos, tuercas, muestras de hojas metlicas, secciones delgadas etc., deben montarse en un material adecuado o sujetarse rgidamente en una monta mecnica.

La resina que se utiliza para fijar la probeta, se aplica ala probeta por medio de temperatura, es decir, es una resina termo-fijadora, comnmente empleada para montar muestras es la baquelita. La muestra y cantidades correctas de baquelita, se colocan en un cilindro de la prensa de montar manual, la temperatura y presin aplicada producen una fuerte adhesin de la baquelita a la muestra, proporcionando un tamao uniforme convenientes para manipular las muestras en operaciones de pulido posterior.

PULIDO INTERMEDIO: Luego del paso anterior, la muestra se pule sobre una serie de hojas de esmeril o lijas que contienen abrasin finos. El primer papel es generalmente N 150 luego 200, 300, 400 y finalmente es posible encontrar en el mercado N 1500. Antes de pulir con la siguiente lija se debe girar en 90 la muestra, a fin de eliminar el rayado realizados con la lija anterior. Las operaciones de pulido intermedio con lijas de esmeril se hacen en hmedo; sin embargo, en ciertos casos, es conveniente realizar este paso en seco ya que ciertas aleaciones se corroen fcilmente por la accin del agua.

PULIDO FINO: Esta etapa representa una de los pasos de mayor cuidado por parte del preparador de muestras, ya que en muchas ocasiones en la superficie del metal se han formado dobles caras o planos y que por supuesto por ningn motivo pueden ser utilizadas para el pulido fino, sino se remedia tal defecto superficial.

V. PREGUNTAS

1. Qu es la metalografa?

Es la ciencia que estudia las caractersticas micros estructurales o constitutivos de un metal o aleacin relacionndolas con las propiedades fsicas, qumicas y mecnicas.Mucha es la informacin que puede suministrar un examen metalogrfico, para ello es necesario obtener muestras que sean representativas y que no presenten alteraciones debidas a la extraccin y/o preparacin metalogrfica.

2. Cules son las etapas que comprenden una preparacin metalogrfica?

Corte metalogrfico Incluido metalogrfico Pulido metalogrfico Ataque qumico Microscopio

3. Por qu es importante la toma de muestra?

La muestra que se toma debe ser homognea y representativa del promedio de la sustancia a analizar. En el caso de pequeas cantidades de muestra o sustancias lquidas se prepara una pequea cantidad de la misma por mezcla y agitacin de todo el producto.

4. Determinar la manera de la toma de muestra

El tamao ptimo de la probeta debe ser tal que pueda sostenerse con la mano durante su preparacin, (una pulgada de dimetro por una pulgada de altura). El corte de la probeta puede realizarse con seguetas, cortadora de cinta o disco abrasivo, teniendo la precaucin de evitar el calentamiento que puede ocasionar alteraciones estructurales, por lo tanto no es conveniente realizar el corte de la muestra con soplete oxiacetilnico.

5. Cmo se realiza la toma de muestra para la fundicin?

Si la seccin que ha de ser observada y ha de tomarse como probeta es relativamente blanda, la separacin puede hacerse mediante una sierra mecnica o manual. Cuando las aleaciones son frgiles, como ocurre con las fundiciones y algunos bronces ricos en estao, se puede romper la pieza con un martillo y seleccionar un fragmento adecuado como probeta.

6. Cmo se realiza la toma de muestra para los no ferrosos?

Las probetas de materiales duros, que no se pueden serrar con facilidad, tales como aceros templados y las aleaciones no frreas endurecidas por envejecimiento, se pueden cortar con seguridad empleando discos abrasivos. Tales disco son generalmente delgados y son un conglomerado de un abrasivo adecuado, tal como esmeril, carborundo o polvo de diamante. El enfriamiento se logra manteniendo la probeta totalmente sumergida en agua u otros lquidos refrigerantes, o proyectando sobre ella una corriente ininterrumpida del lquido de refrigeracin y precisamente en la regin que se corta. Si no se elige cuidadosamente el disco de corte y no se enfra suficientemente la probeta durante el corte, se altera radicalmente la estructura original, por lo menos en la superficie obtenida por el corte, como consecuencia del calor desarrollado por el frotamiento.

7. Qu pasa cuando no refrigeras la probeta?

Si no se refrigera la probeta ocurrir un calentamiento provocando la deformacin de los granos del material con el que estamos trabajando, siendo escaso estudio.

8. Cundo es necesario el montaje?

Si la muestra que va a examinarse es lo suficientemente grande como para que pueda sujetarse bien con la mano, no es necesario montarla. Siempre que se pueda se eligen probetas de 20 x 20 mm y alturas de 15 mm. No obstante la mayora de las veces la muestra es demasiado pequea como para que pueda sostenerse de esta forma (por ejemplo un tramo de varilla, alambre, lmina), mientras se esmerila o pule. El montaje puede efectuarse de varias maneras. Con sujetadores tipo tenazas (Fig. 1 derecha). La muestra puede tambin encerrarse en una resina epxica de dos compuestos, que se solidifican despus de que se mezclan; asimismo pueden usarse resinas termoplsticas transparentes. Al emplear esta tcnica, la muestra se coloca en el molde con plstico en polvo, luego se aplica presin y calor, hasta que el plstico se suaviza y densifica. En la figura 1 de la derecha se muestran las distintas formas de montaje de las muestras.

9. Por qu rotas la probeta al pasar de un papel abrasivo a otro?

Al pasar de un abrasivo a otro, debe girarse la probeta 90 grados y desbastar hasta que se borren por completo las huellas del abrasivo anterior, teniendo siempre el cuidado de lavar la probeta con agua abundante. Se aconseja pasar la probeta por toda la serie de abrasivos: 150, 220, 280, 320, 400, 500, y 600, pues eliminar algn abrasivo retarda la operacin en vez de acelerarla.

10. Cmo es el trabajo de metodologa durante el desbaste del fino?

Elimina rayas que se originan en el desbaste grueso, al pasar sucesivamente el material por una serie de lijas de grano decreciente 240-320-400 y 600.

11. Qu equipos y materiales usas para hacer un ensayo?

Trozos de Aceros Fundiciones Probetas fracturadas del ensayo de traccin de aceros y fundiciones Cortador de discos abrasivos Sierra manual Devastadora mecnica Paos de pulido de nylon y de algodn Esmeril Papeles abrasivos N 200, 280, 400, 600, 800, 1000 y 1200 Alcohol y algodn

12. Es importante lo que has realizado? Por qu?

S, porque nos permite reconocer la presencia de inclusiones no metlicas como sulfuros, silicatos, aluminatos, xidos, micro porosidades, micro grietas, grafito, adems observar las fases o facetas, segregaciones. Que pueden modificar las propiedades mecnicas del metal.

VI. CONCLUSIONES

Sin duda alguna, la parte ms importante de la metalografa es el examen microscpico de una probeta adecuadamente preparada, empleando aumentos que, con el microscopio ptico, oscilan entre 100 y 2000 aumentos, aproximadamente.