Ensayo Por Chispas de Los Aceros y Fundiciones

PRÁCTICA Nº 1

ENSAYOS POR CHISPAS DE LOS ACEROS Y FUNDICIONES

I. OBJETIVOS:

Al finalizar la práctica el alumno será capaz de: Determinar, reconocer y diferenciar aproximadamente las diferentes clases de

aceros, fundiciones y la composición de los mismos, mediante la observación de color, forma y dispersión de las chispas producidas al esmerilar probetas de muestras de aceros, comparándolos con chispas de muestras de acero de composición conocida y/o cuadros de imágenes de chispas.

Clasificar los materiales ferrosos de acuerdo al elemento químico que en mayor proporción se encuentra teniendo en cuenta las características de las chispas producidas

Designar sistemáticamente los aceros y fundiciones identificados por el ensayo de chispas

II. FUNDAMENTO TEÓRICO

Al atacar una pieza de arco con una muela de esmeril girando a gran velocidad arranca esta partícula de acero que son proyectadas tangencialmente por la periferia de la muela.

Como al mismo tiempo que tiene lugar este arranque se produce un fuerte calentamiento local las partículas se desprenden a altas temperaturas que las ponen incandescentes produciendo rayos luminosos, chispas, explosiones, estrellas, arborescencias luminosas, etc.

Si mantenemos la probeta de acero contra una piedra abrasiva en movimiento de rotación, la muela arrancará del acero pequeñas partículas y las calienta hasta la temperatura de fusión. Las partículas incandescentes lanzadas dejan tras de sí, para el ojo una estela, un rayo más o menos largo de trazo seguido o interrumpido según sea la presión con que se actúa entre pieza y muela y según la composición de la probeta. Muchos de estos rayos juntos constituyen al haz de chispas

A las elevadas temperaturas que tienen las chispas lanzadas se queman en el aire el hierro y sus acompañantes especialmente el carbono, el silicio y el manganeso. Como el CO producido por la oxidación del carbono son gases, estos hacen que esa pequeña partícula incandescente reviente a una determinada distancia de la piedra, dando origen a una serie de fenómenos de carácter explosivo con formación de nuevas trayectorias luminosas, pero más cortas y dirigidas en todos sentidos alrededor del centro de explosión. La frecuencia de estos fenómenos explosivos y la forma de las figuras a que dan lugar dependen de la composición del acero. Se distinguen forman espinosas, floreadas, en forma de porra, de gotas y lanceoladas.

Cada tipo de acero produce una serie de chispas características, mediante la observación de las cuales y con práctica pueden identificarse determinados tipos de aceros y con mucha práctica dar el porcentaje caso exacto de carbono.

Este ensayo no es como pudiera parecer a alguno, una mera curiosidad de laboratorio, sino que se utiliza en muchas fábricas de acero, en operaciones de control.

Influencia de la composición química

El contenido de carbono es lo que más fuertemente hace variar la imagen de las chispas. Los aceros exentos de carbono y los aceros al carbono de débil aleación presentan rayos lisos y claros con pocas explosiones de C.

De los centros de explosión sales pocas agujas con puntas alargadas. La gavilla de chispas se hace algo más corta a medida que aumenta el contenido de C haciéndose las explosiones más frecuentes y más cortas, más densos y más ramificados los rayos secundarios que arrancan de aquellos puntos de explosión y esta a tal extremos que cuando el contenido de C es ya del 0.8% la gavilla de chispas está completamente dominada por las muchas explosiones del carbono con innumerables estrellitas y ramificaciones. El color apenas si se altera aquí con el creciente contenido de C.

El Tungsteno reprime muy notablemente las explosiones de C. para un contenido el 18% de W no se encuentran sino para muy fuertes esfuerzos de compresión contra la piedra, nada más que muy aisladas trazas de explosiones de C., presentándose en cambio generalmente sólo un puntito un poco más claro en el extremo del rayo. El rayo principal se hace interrumpido como de raya de trazos la gavilla es corta. Es muy llamativo el cambio de coloración. Ya para 0.5 W el color se hace anaranjado, presentando para 12% W una coloración netamente roja para hacerse con 18%W de color rojo obscuro.

El silicio se nota por encima del 1% aproximadamente por un mayor brillo de la gavilla de chispas. Delante de algo cortada explosión de C se encuentra un trecho en forma de clava que se nota especialmente bien punto a la piedra

apreciándose también claramente en la gavilla cuando sus contenidos con superiores al 1%.

El molibdeno muestra en los aceros, con contenidos bajos de C hasta aproximadamente 0.5% C, puntas lanceoladas en los extremos de los rayos, fenómenos que desaparece nuevamente para cantidades más altas de C y otras composiciones, por ejemplo en el acero rápido.

Los demás elementos tales como manganeso, cromo y níquel tienen menos frecuentemente características diferenciales típicas en la imagen de chispas. Su influencia la reconocerá nada más que una persona con mucha experiencia.

Resumiendo, los aceros al carbono de 0.15 a 1.3% de C dan chispas formadas por rayos lisos de color amarillo oscuro en cuya punta aumenta ligeramente el volumen y luminosidad. A medida que aumenta el contenido en carbono, aumenta el número de explosiones en forma de lanzas y flores siendo más brillantes y luminosas.

Características de chispas

Un haz de chispas puede dividirse en tres partes.

La primera a la salida de la piedra, esmeril, está formada por ratos rectilíneos en los que puede observarse perfectamente el color característico.

La segunda zona es la de bifurcaciones y algunas veces tiene lugar en ella las primeras explosiones.

La tercera y última zona que es donde aparecen la mayor parte de las explosiones que adoptan diversas formas que se denominan estrellas, gotas, lenguas, flores, etc.

La observación debe hacerse, a ser posible en un local oscuro. La muela debe girar en sentido contrario al ordinario, para que el haz de chispas se proyecte hacia arriba y poder así observarlo mejor.

Recomendaciones respecto al esmeril y probetas para el ensayo

Se usa un aparato esmeril de banco o manual, en el cual contra la muela en rotación se aprieta la probeta. Las dimensiones de la muela tiene una importancia secundaria y se rigen por las condiciones del dispositivo disponible.

La velocidad periférica tiene importancia y tiene que estar comprendida en el caso de aglutinante de carácter cerámico, entre los 20 y los 25 m. por segundo. Como dureza conveniente de la piedra se dan los grados de dureza entre N y P.

Cuando la piedra es demasiado blanda se va con la gavilla de chispas demasiado material rascado en ella; en el caso de la piedra demasiado dura se embota fácilmente y nos da enseguida buenas gavillas de chispas como granulación más adecuada se ha acreditado un tamaño de granos entre 36 y 50.

Cuando se utilizan tiras de chapa o probetas muy delgadas parecidas a alambres se recomienda precaución, porque la imagen de la gavilla de chispas resulta influenciada cuando la punta de la probeta se pone en estado incandescente a consecuencia de la presión con que se aplica contra la piedra y del color de fricción que se desarrollo como consecuencia en el punto de contacto.

III. CAMPOS DE APLICACIÓN

Fabricación de herramientas, tratamientos térmicos, almacenaje, de materiales, cerrajería, forjado, y productos siderúrgicos, soldadura de aleaciones ferrosas.

IV. EQUIPOS Y MATERIALES

1. Seis probetas numeradas del 1 al 6 de muestras de aceros y fundiciones de origen establecido:

- Aceros de construcción: Platinas, perfiles, tubos, etc.- Aceros de cimentación: Pernos, árboles, ruedas dentadas, etc.- Aceros de herramientas: No aleado, cuchillas de tijeras, hachas,

martillos, etc.- Aceros de Baja Aleación: Brocas, Instrumentos de medición, etc.- Aceros de alta Aleación: Herramientas de corte (fresas) resortes de

válvulas, etc.- Aceros Especiales (Inoxidables): Utensilios, material quirúrgico, etc.- Fundiciones gris, blanca y maleable, bancadas, zapatas, y tambores

de frenos etc.

2. Seis probetas numeradas del 7 al 12 de origen no establecido

3. Máquina esmeriladora de las siguientes características:- Muela de Ø aproximadamente de 200 mm- Fuerza: N-P- Granulación: 36 – 50- Velocidad Tangencial de 20 – 25 m/seg

4. Cuadro de imágenes de colores para prueba de chispas5. Elementos de seguridad

V. ESQUEMA Y RECOMENDACIONES

- No utilizar probetas por tamaños debajo de 10 mm- Realizar la prueba en local oscuro o al menos no expuesto al sol- De ser posible hacer girar la muela en sentido contrario

VI. PROCEDIMIENTO DE EJECUCIONSe realizarán dos ensayos:

VI.1. ENSAYO Nº1DETERMINACION DE LA CLASE DE ACERO MEDIANTE LIBRE ANALISIS COMPARATIVO CON LA TABLA DE IMÁGENES:(Probetas numeradas del 1 al 6) Poner en funcionamiento el aparato de esmerilar Apretar bajo suave presión y en seco la probeta y ensayar

contra la muela en rotación.

Compare el aspecto de la chispa producida en el cuadro de imágenes, si el aspecto concuerda con alguna de las 12 imágenes, la probeta tendrá composición similar con aquella.

Dibuje de ser posible en colores las imágenes del haz de chispa

producido en la hoja de trabajo.

Realiza el análisis correspondiente y determina y designa la clase de acero (en Norma DIN y SAE/AISI) y su composición aproximada en cuanto a contenido de C y aleantes (hoja de trabajo)

VI.2. ENSAYO Nº2DETERMINACION DE LA CLASE DE ACERO MEDIANTE ENSAYO COMPARATIVO CON CHISPAS DE ACERO DE COMPOSICIÓN CONOCIDA.(Probetas numeradas del 7 al 12) Las indicaciones son iguales que el ensayo 1 Compare el aspecto de las chispas producidas por la probeta de

ensayo con el aspecto de las chipas de las probetas comparativas (probetas del 1 al 6) de composición ya conocida.

HOJA DE TRABAJO

ENSAYO Nº1

PROBETA Nº1 PROBETA Nº2

Imagen del haz de Chispa Imagen del haz de Chispas

Número de imagen de chispas Número imagen de chispas

Descripción del rayo (características y zonas) Descripción del rayo (características y zonas)

Designación del Acero Designación del Acero

Observaciones Adicionales Observaciones Adicionales

CUESTIONARIO

1. ¿Qué se entiende por dureza de muelas y qué significa la designación N-P?

2. ¿Qué significa la granulación de 36-50 en cuento a muelas se refiere?

3. ¿Qué sucedería en el ensayo de chispas de los aceros, si la muela es más blanda o dura que las especificaciones?

4. Tendrá importancia y/o influencia en el ensayo de chispas, la velocidad periférica de las muelas y el tamaño de la muela?

5. ¿El ejercer mayor o menor presión de la probeta contra la muela, afecta las características del Haz de Chispas?

6. ¿Qué ventajas ofrecería al ensayo de chispas al hacer girar la muela en sentido contrario?

7. ¿Por qué se clasifica, dentro de los ensayos de materiales, al ensayo de chispas como un ensayo de taller y no en Ensayo tecnológico?

8. ¿El ensayo de chispas falla para determinar Níquel en los aceros. ¿Qué métodos se utilizarán para detectarlos?

9. ¿Qué ventajas encuentra al ensayo de chispas en la verificación y Control de Aceros?

10.Realizar la Designación en norma DIN y SAE de los aceros de la tabla de imágenes de Chispas (del 1 al 12)

11.¿Qué cuidados debe tenerse al hacer el ensayo de piezas de aceros de cementación?

12.¿Cómo cree que se registra mejor la imagen de un ensayo de chispas por fotografía o dibujo?

Justifique su respuesta.

13.REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS CONSULTADAS

AUTOR : ______________________________________________TITULO : ______________________________________________EDITORIAL : ______________________________________________PAGINAS : ______________________________________________




CUADRO RESUMEN DE LOS ENSAYOS DE CHISPAS REALIZADOS

Nº de orden

Nombre del

materialDibujo Composición

químicaChispa normal Chispa de ensayo Observaciones

Ensayo Por Chispas de Los Aceros y Fundiciones

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