INFORME COMPRENSION Y TENSION

INTROCUCCION

En el presente informe se describe un poco sobre los laboratorios realizados en clase en lo concerniente a lo que es el modulo de young, lasticidad, elasticidad, compresion, resortes y tambien la utilizasion de la maquina universal de ensayos mecanicos en la que pudimos aplicar una fuerza a unas probetas de acero y de bronce, tambien a unos resortes.


OBJETIVOS

1- Aprender a utilizar las maquinas del laboratorio
2- Aprender sobre las leyes de la fisica como plastisidad, elastisidad,

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


CONCLUSIONES


Se concluyo que:
En los ensayos de compresión que realizamos, se demostro cómo se cumple el módulo de elasticidad.
con el modulo de de elasticidad se pudo comprobar cuan elástico es un metal.
Que todos los materiales tienen una elasticidad diferente debido a su estructura molecular.


RECOMENDACIONES

Utilizar lentes, para evitar que cuando se esté haciendo el ensayo salgamos dañados por algún pedazo de la probeta.
Estar atentos a la lectura de la maquina universal de ensayos mecánicosTener el debido cuidado al manipular la maquina.

Laboratorio de Temple y Revenido

Introducción:

En el siguiente informe se habla sobre el temple de un material en el laboratorio de metalurgia y que ocasión el temple en el material.

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

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.

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 ale antes 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.

Contenido:

Para comenzar el temple en el laboratorio de metalurgia primero cortamos dos pulgadas de una varilla, observamos en el momento del corte la resistencia del material.

Luego procedemos a calentar el horno donde vamos a realizar el temple, la temperatura que debe tener el horno al momento del temple es de 700º la pieza que cortamos se debe de introducir en el horno antes de que el horno alcance la temperatura deseada por que una vez que introduzcamos la pieza esta absorbe calor del horno.

También observamos que la temperatura del horno va subiendo conforme al tiempo, exactamente 25º cada 5 minutos pero en el momento de que el horno va a alcanzar la temperatura deseada tarda un poco mas por eso tenemos que subir la temperatura del horno para que alcance la temperatura desea mas rápido.

Una vez que el horno alcanzo la temperatura deseada procedemos a sacar la pieza del horno, este temple que realizamos lo hicimos de dos formas, lo enfriamos con agua y lo enfriamos con aceite, el enfriamiento con aceite es un poco más lento.

Una vez que sacamos la pieza del horno y hacemos el enfriamiento en aceite, una vez que se enfria la pieza procedemos a cortarla con una cegueta y observamos que la pieza se volvio mas resistente.

Tratamiento térmico

En el material es uno de los pasos fundamentales para que pueda alcanzar las propiedades mecánicas para las cuales esta creado. La clave de los 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 establecido.Temple. El temple tiene por objeto endurecer y aumentar la resistencia de los aceros. Para ello, se calienta el acero a una temperatura ligeramente más elevada que la crítica superior Ac (entre 900-950ºC) y se enfría luego más o menos rápidamente (según características de la pieza) en un medio como agua, aceite, etc.

Revenido

Es un tratamiento habitual a las piezas que han sido previamente templadas. El revenido consigue disminuir la dureza y resistencia de los aceros templados, se eliminan las tensiones creadas en el temple y se mejora la tenacidad, dejando al acero con la dureza o resistencia deseada. Se distingue basicamente del temple en cuanto a temperatura máxima y velocidad de enfriamiento.

Recocido

Consiste básicamente en un calentamiento hasta temperatura de austenización (800-925ºC) seguido de un enfriamiento lento. Con este tratamiento se logra aumentar la elasticidad, mientras que disminuye la dureza. Tambien facilita el mecanizado de las piezas al homogeneizar la estructura, afinar el grano y ablandar el material, eliminando la acritud que produce el trabajo en frío y las tensiones internas.

Tratamientos superficiales

Tratamiento superficial de los metalesDebido a la facilidad que tiene el acero para oxidarse cuando entra en contacto con la atmósfera o con el agua, es necesario y conveniente proteger la superficie de los componentes de acero para protegerles de la oxidación y corrosión. Muchos tratamientos superficiales están muy relacionados con aspectos embellecedores y decorativos de los metales.Los tratamientos superficiales más usados son los siguientes:Cincado: tratamiento superficial antioxidante por proceso electrolítico al que se somete a diferentes componentes metálicos.Cromado: recubrimiento superficial para proteger de la oxidación y embellecer.Galvanizado: tratamiento superficial que se da a la chapa de acero.Niquelado: baño de níquel con el que se protege un metal de la oxidación.Pavonado: tratamiento superficial que se da a piezas pequeñas de acero, como la tornillería.Pintura: usado especialmente en estructuras, automóviles, barcos, etc.

Galvanizado

Es el proceso electroquímico por el cual se puede cubrir un metal con otro. Se denomina galvanización pues este proceso se desarrolló a partir del trabajo de Luigi Galvani, quien descubrió en sus experimentos que si se pone en contacto un metal con una pata cercenada a una rana, ésta se contrae como si estuviese viva, luego descubrió que cada metal presentaba un grado diferente de reacción en la pata de rana, por lo tanto cada metal tiene una carga eléctrica diferente.Más tarde ordenó los metales según su carga y descubrió que puede recubrirse un metal con otro, aprovechando esta cualidad (siempre depositando un metal de carga mayor sobre uno de carga menor).De su descubrimiento se desarrolló más tarde el galvanizado, la galvanotecnia, y luego la galvanoplastia.

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:

La función principal del temple es endurecer los materiales para trabajar con ellos, por ejemplo un cincel.

Otros objetivos de este laboratorio es comprobar que cada material que se le aplica un temple se vuelve más resistente.

Temple Revenido y Recocido y tratamiento termico

temple,revenido, recocido y tabla de tratamientos termicos
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:
Calentamiento a una temperatura inferior a la crítica.
Mantenimiento de la temperatura, para igualarla en toda la pieza.
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.

Temple
Despues que se ha endurecido el acero es muy quebradizo o frágil lo que impide su manejo pues se rompe con el mínimo golpe debido a la tensión interior generada por el proceso de endurecimiento. Para contrarrestar la fragilidad se recomienda el temple del acero (en algunos textos a este proceso se le llama revenido y al endurecido temple). Este proceso hace más tenaz y menos quebradizo el acero aunque pierde algo de dureza. El proceso consiste en limpiar la pieza con un abrasivo para luego calentarla hasta la temperatura =) adecuada (ver tabla), para después enfriarla con rapidez en el mismo medio que se utilizó para endurecerla.

Recocido
El recocido es el tratamiento térmico que, en general, tiene como finalidad principal el ablandar el acero, regenerar la estructura de aceros sobrecalentados o simplemente eliminar las tensiones internas que siguen a un trabajo en frío. (Enfriamiento en el horno).

Recocido de Regeneración
También llamado normalizado, tiene como función regenerar la estructura del material producido por temple o forja. Se aplica generalmente a los aceros con más del 0.6% de C, mientras que a los aceros con menor porcentaje de C sólo se les plica para finar y ordenar su estructura
Ejemplo:
Después de un laminado en frío, donde el grano queda alargado y sometido a tensiones, dicho tratamiento devuelve la microestructura a su estado inicial.


Recocido de Globular
Es usado para los aceros hipereutectoides, es decir con un porcentaje mayor al 0,89 % de C, para conseguir la menor dureza posible que en cualquier otro tratamiento, mejorando la maquinabilidad de la pieza. La temperatura de recocido está entre AC3 y AC1.

Ejemplo:
- El ablandamiento de aceros aleados para herramientas de más de 0.8% de C.

Recocido de Subcrítico
Se usa para aceros de forja o de laminación, para lo cual se usa una temperatura de recocido inferior a AC1, pero muy cercana. Mediante este procedimiento se destruyen las tensiones internas producidas por su moldeo y mecanización. Comúnmente es usado para aceros aleados de gran resistencia, al Cr-Ni, Cr-Mo, etcétera. Este procedimiento es mucho más rápido y sencillo que los antes mencionados, su enfriamiento es lento.

tabla de tratamientos termicos:
Color
Grados C
Tipos de aceros
Paja claro
220
Herramientas como brocas, machuelos
Paja mediano
240
Punzones dados y fresas
Paja obscuro
255
Cizallas y martillos
Morado
270
Árboles y cinceles para madera
Azul obscuro
300
Cuchillos y cinceles para acero
Azul claro
320
Destornilladores y resortes

TRATAMIENTOS TÉRMICOS

GENERALIDADES

En principio, los únicos tratamientos que se utilizaban eran los tratamientos térmicos, el objeto de estos era mejorar las propiedades mecánicas de los metales, obteniendo algunas veces mayor dureza y resistencia mecánica, y otras mayor plasticidad para facilitar su conformación. Por inducción se extendió más tarde la denominación de tratamientos a otros procesos, como la segmentación, cianuración etc.

DEFINICIÓN

Los tratamientos térmicos son operaciones de calentamiento y enfriamiento a temperaturas y en condiciones determinadas a que se someten los aceros para conseguir las propiedades y características más adecuadas a su empleo o transformación. No modifican la composición química pero sí otros factores tales como los constituyentes estructurales y como consecuencia las propiedades mecánicas.

CARACTERÍSTICAS

Una característica fundamental de los tratamientos térmicos es que estos son realizados al acero, y su meta principal es trabajarlo de manera óptima para lograr tener materia prima y productos terminados con el fin de lograr un desarrollo en determinadas industrias.


TIPOS DE TRATAMIENTOS TÉRMICOS

Los principales tratamiento térmicos aplacable en el acero son:

Temple

Revenido

Recocido

Cementación

Nitruración

Carbo nitruración

Un tratamiento de temple seguido de un revenido, se denomina corrientemente bonificación.

DESARROLLO DE LOS TRATAMIENTOS TÉRMICOS

Los tratamientos térmicos se desarrollan en tres fases:

CALENTAMIENTO HASTA LA TEMPERATURA MÁXIMA.

De cuanto queda expuesto que para el buen éxito del temple es necesario conocer la temperatura a la que, durante el enfriamiento se inicia la formación sartencita para escoger en base de ella el enfriamiento mas adecuado.

Esta temperatura se representa generalmente por Ms y depende esencialmente de la composición del acero. En los aceros al carbono es inversamente proporcional al contenido del mismo.

A titulo orientativo se puede considerar:

Para aceros hipoeutectoides: C"0.10% Ms 500 ºC

Para aceros eutectoides: C=0.87% Ms 220ºC.

Para aceros hipereutectoide: C>0.87% Ms "150ºC

El fenómeno se puede explicar en líneas generales, considerando la cantidad de Fe3c contenida en la austerita, es decir la concentración de carbono en el hierro.

PERMANENCIA A LA TEMPERATURA MAXIMA

Para conseguir un buen temple es necesario calentar el acero y mantenerlo durante un cierto tiempo, a una temperatura tal que provoque la autenitización completa de la estructura. En consecuencia, la temperatura de calentamiento depende del contenido de carbono.

Para los aceros hipoeutectoide, es superior al punto crítico Ac3.

Para los aceros hipoeutectoide, es superior al punto crítico AC1.

En general, esta temperatura la señala el proveedor, y normalmente de unos 40ºC a 50ºC por encima del punto critico.

Una temperatura demasiado alta engrosa demasiado el grano austenitico, aumentando la fragilidad y las tensiones internas en la pieza templada.

En la siguiente tabla se indica, a titulo orientativo las temperaturas de austenitizacion de algunos aceros al carbono,

Porcentaje de carbono: 0,4 - 0.5 - 0.8 - 1.2

Temperatura de austenitizacion respectivamente ºC: 850 - 820

780 - 770.

ENFRIAMIENTO DESDE LA TEMPERATURA MAXIMA HASTA LA TEMPERATURA AMBIENTE.

Los sistemas de enfriamiento utilizados para los tratamientos térmicos s eligen tomando en cuenta tres parámetros: Composición del metal a tratar dimensiones de la pieza y propiedades a obtener.

HORNOS UTILIZADOS PARA LOS TRATAMIENTOS TERMICOS

El horno es el elemento principal de los tratamientos térmicos es un instrumento constituido por una caja susceptible de calentamiento y que permite el control y la regulación del tiempo, de la temperatura, de la atmósfera, y de las velocidades de calentamiento y de enfriamiento.

Tipos de hornos

Calentamiento: Eléctrico (por resistencia, por inducción), a Gas, a fuel Oil.

Según la atmósfera reinante en el horno: Vació, Neutra (Argon, Helio, Nitrógeno), Reductora (Exogas, Endoga, Amoniaco Disociado, Hidrogeno de atmósfera sintética.

Según la Solera: Discontinua, Continua, (Horizontal, Vertical).

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

Comodidad y funcionalidad operativa.

Dimensionado de la cámara de tratamiento paticularizando en función del tipo de piezas a tratar.

Fabricación adaptada a las diversas fuentes de energía.

HORNOS PARA TEMPLES / RECOCIDO:

Se diseña para poder alcanzar unas temperatura de trabajo de 1100 ºC - 1400 ºC, máximas capaces de provocar el cambio necesario de la estructura metalografica del metal a tratar.

En la versión de horno eléctrico se prevé una entrada de gas protector (generalemte nitrógeno) a la cámara de tratamiento con el fin de proteger a las piezas a tratar contra la descarburación.

Cuando se trata de hornos a combustible liquido o gaseoso 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.

Hornos según el sistema de calentamiento: El calentamiento por gas tiene como ventaja la economía y como inconveniente la dificultad del control de la temperatura.

El sistema de resistencia eléctrica que aprovecha el calor generado según la ley Joule. La dispocision de la resistencia da nombre a los hornos, que son de tipo mufla o cajas.

NORMALIZADO

DEFINICIÓN Y GENERALIDADES

Consiste el normalizado en calentar el acero a una temperatura de 40º a 50º superior a la crítica (Ac3), y una vez que haya pasado todo el metal al estado austenítico, se deja enfriar al aire tranquilo.

Representación Esquemática del Normalizado

en un diagrama TTT

CARACTERÍSTICAS

Se diferencia el normalizado, del recocido de regeneración y del temple, en que el enfriamiento es mucho más lento en el recocido (dentro del horno) y mucho más rápido en el temple (en agua, etc.)

El objeto del normalizado es volver el acero al estado que se supone normal, pues de haber sufrido tratamientos defectuosos, o bien después de haber trabajado en caliente o en frío por forja, laminación, etc. Se consigue así afinar su estructura y eliminar tensiones internas.

Se emplea casi exclusivamente para aceros al carbono de baja aleación: 0,15 a 0,50 por ciento de C.

El resultado de ese tratamiento depende del espesor de la pieza, debido a que las velocidades de enfriamiento son mayores en las piezas delgadas que en las piezas gruesas.


NORMALIZADO DE ACERO SOBRECALENTADO

TEMPERATURAS DE NORMALIZADO Y CARACTERÍSTICAS OBTENIDAS EN ACEROS AL CARBONO DE 25 MM DE DIÁMETRO

ºC Temperaturas R E A 0
Kg/mm2 Kg/mm2 % Kg/mm2

0.15 925 45 27 27 23
0.30 880 58 35 20 16
0.50 840 70 42 16 7



ENFRIAMIENTO DEL NORMALIZADO

El tratamiento térmico de normalización del acero se lleva a cabo al calentar aproximadamente a 20ºC por encima de la línea de temperatura crítica superior seguida de un enfriamiento al aire hasta la temperatura ambiente. El propósito de la normalización es producir un acero más duro y más fuerte que con el recocido total, de manera que para algunas aplicaciones éste sea el tratamiento térmico final. Sin embargo, la normalización puede utilizarse para mejorar la maquinabilidad, modificar y refinar las estructuras dendríticas de piezas de fundición, refinar el grano y homogeneizar la micro estructura para mejorar la respuesta en las operaciones de endurecimiento.



El hecho de enfriar más rápidamente el acero hace que la transformación de la austenita y la micro estructura resultante se vean alteradas, ya que como el enfriamiento no se produce en condiciones de equilibrio, el diagrama hierro-carburo de hierro no es aplicable para predecir las proporciones de ferrita y perlita proeutectoide que existirán a temperatura ambiente. Ahora, se tendrá menos tiempo para la formación de la ferrita proeutectoide, en consecuencia, habrá menos cantidad de esta en comparación con los aceros recocidos. Aparte de influir en la cantidad de constituyente proeutectoide que se formará, la mayor rapidez de enfriamiento en la normalización también afectará a la temperatura de transformación de austenita y en la fineza de la perlita. El hecho de que la perlita (que es una mezcla eutectoide de ferrita y cementita) se haga más fina implica que las placas de cementita están más próximas entre sí, lo que tiende a endurecer la ferrita, de modo que esta no cederá tan fácilmente, aumentando así la dureza. El enfriamiento fuera del equilibrio también cambia el punto eutectoide hacia una proporción de carbono más baja en los aceros hipoeutectoides y más alta en los aceros hipereutectoides. El efecto neto de la normalización es que produce una estructura de perlita más fina y más abundante que la obtenida por el recocido, resultando un acero más duro y más fuerte.

Fotografía del ataque de la probeta

Ataque de la probeta

PULIDO DE PROBETA

INTRODUCCION

El siguiente informe tiene como fin ser presentado el día martes 14 de septiembre del presente años, así como también dentro de el podemos encontrar que es el montaje de una probeta y al pulido grueso y medio de la misma, los procedimientos del trabajo, herramientas, materiales, objetivos, teoría relacionada, conclusiones propias y recomendaciones del trabajo.
Dentro de el encontrara una breve información sobre el pulido fino de una probeta, también el ataque y la metalografico de la misma.
Numerosos requerimientos son utilizados como información concerniente a la preparación mecánica de varios materiales, mediante el estudio microscópico. El propósito de la preparación de muestras metalograficas, es producir una superficie pulida que represente una microestructura especifica que pueda ser observada a través del microscopio.
En esta parte serán discutidos los aspectos físicos del desbaste y pulido, los diferentes tipos de cortadoras metalograficas, las operaciones para realizarla y sus constituyentes.
OBJETIVO

1. Conocer los diferentes tipos de reactivos para ataque de probetas.
2. Mostrar el funcionamiento de la maquina para el pulido fino así como también los abrasivo del mismo.
3. Aprender como cortar un material con la segueta.
4. Aprender a colocar el paño halos disco de las maquinas.
5. Unos de los objetivos del ensayo de ataque de la probeta es poder comprender la composición cristalina del metal, analizar cada una de las características de sus componentes entre los cuales encontramos; la ferrita, la perlita, la cementita.
6. Poder estudia los microscópicos antes y después del ataque, también que los alumnos aprenda a manipular un microscópicos metalográfico.
RECURSOS
Materiales utilizados:
1. Lijas 100 y 120 y 150 y 180
2. Trapo
3. Probeta
4. Paste
5. Cuadernos
6. Ase
7. Regla
8. Agua destilada
9. Sixplete
Equipo utilizados:
1. Pulidora mecánica (para el pulido fino)
2. Microscopio (para ver la probeta sin ataque ya atacada)
3. Secadora (para limpiar el microscopio)
4. Transformador de 110v a 100v (para conectar el microscopio)
5. Esmeril
Equipo de seguridad utilizado:
1. Gabacha
2. Gafas
3. Guantes
4. Un pedazo de franela

Herramientas:
1. Lima
2. Segueta

TEORIA RELACIONADA PREPARACIÓN DE PROBETAS METALOGRAFÍAS


Objetivos
Obtener una superficie pulida a espejo y atacada de probetas de acero, fundiciones de hierro y no ferrosos.

Generalidades
La metalografía microscópica estudia las características estructurales y de constitución de los productos metalúrgicas con la ayuda del microscopio metalografico, para relacionarlos con sus propiedades físicas y mecánicas. La partes mas importantes de la metalografía es el examen microscópico de una probeta pulida u atacada empleado aumentos que con el microscopio óptico oscilan entre 100 y 2000x.
El examen microscópico proporciona información sobre la constitución del metal o aleación, pudiéndose determinar características tales como forma, tamaño y distribución de grano, inclusiones y micro estructura metalografía en general. La micro estructura puede reflejar la historia completa del tratamiento mecánico o térmico que a sufrido el metal.
La preparación efectúa de la probeta puede arrancar las inclusiones importantes. Destruir los bordes de granos, revenir un acero templado o en general, originar la estructura superficial distorsionada que no guarda ninguna relación con la superficie representativa y característica de metal.



EL ANÁLISIS METALOGRAFICO COMPRENDE LAS SIGUIENTES ETAPAS:
1. Selección de la muestra.
2. Toma o corte de la muestra.
3. Montaje y preparación de la muestra.
4. Ataque de la muestra.
5. Análisis microscópico.
6. Obtención de microfotografías o video grabaciones.
La selección de la muestra o localización de la parte que va a ser estudiada debe hacerse de tal modo que represente todo el metal o puede ser el sitio de la falla de una pieza o el límite entre una soldadura y el metal base.
El tamaño óptimo de la probeta debe ser tal que pueda sostenerse con la mano durante su preparación, (una pulgada de diámetros por una pulgada de altura).
El corte de la probeta puede realizarse con seguetas, cortadora de cinta o disco abrasivo, teniendo la precaucioné evitar el calentamiento que puede ocasionar alternaciones estructurales por lo tanto no es conveniente el corte de la muestra con soplete oxiacetilénico.
Un caso extremo es el corte de probetas de plomo, que puede realizarse con sierra-cintas para evitar el empaste de los dientes de la segueta y el calentamiento del excesivo.
Cuando solo se dispone de pequeña partes o grima de metal tales como alambre, tornillos, hilos y chapas de secciones delgada es necesario montarlo en un material adecuado o sistema de sujeción que agá posible su manejo durante la preparación.
El montaje de esta muestra se hace en materiales plástico sintético como bakelita, licite, o acrílico isotérmico que después del moldeo son relativamente duro y resistente a la corrosión y no causan emplastamiento de los papeles abrasivo durante el devaste y el pulido.
El montaje consiste comprimir un plástico fundido sobre la muestra metálica y dejar enfriar el sistema bajo presión hasta la solidificación del plástico o resina sintética.
La preparación de la probeta consiste en el devaste y el pulido.
El devaste es la operación siguiente a la corte y al montaje de la probeta y se efectúa de una devastadora de cinta rotativa o sobre papeles abrasivo de diferente grados, colocado sobre disco giratorios.
Al pasar de un abrasivo a otro debe girarse la probeta a 90 grado y devastar hasta que se borren por completo la 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 un agresivo retarda la operación en vez de acelerarla.
Una presión excesiva sobre el papel abrasivo puede causar rayas profundas y difíciles de eliminar posteriormente, además se provoca una distorsión intensa sobre el metal de la superficie, alterando el aspecto de la estructura. Esta distorsión no se puede evitar completamente pero puede reducirse mediante técnica adecuadas devaste y pulido.
Conviene emplear un papel nuevo para cada probeta, los papeles usados se emplean para finalidades especifica porque sus partículas abrasiva destacada tienen a producir distorsión del metal superior, además si sobre un papel se ha desbastado un acero templado, pueden quien quedar sobre el partículas muy finas y producir rayas profundas y anchas al emplearlo después para preparar un material blando como latón o aluminio.
También debe tenerse en cuenta que la superficie opuesta de la probeta debe ser paralela para facilitar el soporte en el microscopio.
Al final del desbaste, deben lavarse con agua abundante tanto las probetas como las manos del operador para evitar que las partículas del abrasivo o del metal en la etapa del desbaste pase a la pulidoras lo cual lo aria inservibles, además en algunos tipos de aleaciones como las de aluminio, la corriente de agua evita el ennegrecimiento de la superficie.
El pulido tiene por objeto, eliminar las rayas finas producidas en la ultima operación del desbaste y conseguir una superficie sin rayas y con alto pulimento a espejo.
El éxito del pulido tiempo empleado en la operación depende en gran parte del cuidado con que se haya realizado el desbaste. Si una probeta tiene rayas profundas que no se han eliminado en las ultimas operaciones de desbaste, no podrán ser eliminadas durante el pulido con perdida de tiempo y trabajo.
La forma de realizar el pulido es, apoyando la cara desbastada de la probeta sobre un paño embebido con una suspensión de abrasivo y fijado a un disco que gira accionado por un motor.
Como paños pueden emplearse el paño de billar, el raso, la seda el terciopelo, y otro que corresponden a nombres comerciales como selvit, gamal, kanvas, microcloth, etc. Como abrasivo puede usarse una suspensión acuosa de alúmina, oxido de cromo, oxido de hierro, oxido de magnesio, o para materiales muy duros una suspensión de polvo de diamante en aceite minerales. El tamaño de la partícula abrasiva en suspensión oscila entre 100 y algunas decimas de micrón.
Los disco pueden ser de bronce, aluminio o acero, con la cara superior perfectamente pulida y su velocidad de giro entre 250 y 500 r.p.m.
La presión a aplicar sobre la probeta, depende de la dureza de la aleación y debe disminuirse a medida que avanza el pulido, deberá ser tal que se logre hacer desaparecer en unos pocos minutos las rayas del último papel (600) cuidando de no excederse en la presión por el peligro de desgarramiento del paño.
Durante la operación del pulido, la probeta deberá desplazarse en la dirección del radio el borde hasta el centro del disco.
Debe lavarse la probeta en un chorro de agua caliente, secar con la ayuda de un secador, sin tocar la cara pulida, enjugarla con alcohol y secarla finalmente con aire seco o caliente. Observar en el microscopio a 100 aumentos; si persisten las rayas provenientes del desbaste en el ultimo papel, necesario para que estas desaparezcan.
La combinación adecuada de estas variables, permitirá alcanzar un optimo pulido, aunque difícilmente se logre evitar algo de distorsión; para eliminar esta ultima, no queda otro recurso que ele de ataque y pulido alternados.
La observación microscópica de la probeta pulida permite reconocer la presencia de inclusiones no metálicas como sulfuros, silicatos, aluminatos, óxidos micro porosidades. Micro grietas, y grafito.
Antes de atacar la probeta debe desengrasarse con alcohol y secarse con aire frio o calientes.Para el ataque, se toma la probeta con la pinza y se sumerge con la cara pulida hacia abajo en el reactivo de ataqué contenido en el cristalizador. Se tiene la probeta sumergida un segundo, se extrae, se lava con alcohol, se seca y se observa al microscopio, se registra el campo observado a diferentes aumentos. Se vuelve a pulir y se repite la operación descrita anteriormente manteniendo sucesivamente la probeta sumergida durante 2, 10, 20, 40 y 80 segundos, registrando el campo observado después de cada ataque. Mediante el ataque es posible poner de manifiesto el tamaño, forma y distribución del grano (fases micro constituyentes), las heterogeneidades en la estructura y las segregaciones Descripción del proceso

Montaje de probeta (pasos):
1. Me coloque la gabacha para iniciar el laboratorio
2. Tome la segueta y corte un pedazo de varilla con uno de tubo PVC
3. Desbaste los dos materiales con el esmeril y con la lima para que quedara a nivel
4. Retire la rebajada de los objetos con una lima redonda
5. Marque mi pieza para no perderlas
6. Coloque el pedazo de varilla en el centro del tubo sentado las dos pieza en un sixpete
7. Después de esto el profesor procedió elaborar la mescla, la que se componía de acrílico liquido y en polvo
8. evite la mescla dejándola al ras del tubo y también la varilla la que se encontraba en el centro del material hueco
9. Espere un lapso de tiempo de 45 minutos para que la mescla se endureciera
10. Luego desbaste la pieza ya montada con la lima y el esmeril para que la mescla y los materiales quedaran uniformes
11. Lave la probeta y se la mostré al profesor
12. Coloque una bandeja con agua en una mesa
13. Empecé alijar la probeta con lija 80 la que senté en un rectángulo de vidrio
14. Empecé a lijar la probeta con lija 80 a 120, 150, 180, 240, 280 y 320
15. Durante pase esta lija lave la probeta constante mente para que no tomara tratamiento térmico
16. Probeta y giraba a 90% grados la misma ante de empezar a lijar.



CONCLUSIÓN

Este laboratorio fue muy importante porque me pude dar cuenta de que es una probeta y como se elabora.
Dentro de la practica conocí materiales nuevo como ser la maquina para pulido fino, los abrasivo, paños, y reactivo que se utilizan al momento de atacar la probeta.
En este estudio se pudo comprender la estructura del material que se utilizo, en este caso se utilizo un acero hipoheuctectoide.
Aprendimos a definir atreves del microscopio su estructura y como influye en sus propiedades mecánica y compartan durante el ataque.
Un ensayo de metalografía se realiza con el fin de obtener toda la información que es posible encontrar en la estructura de los diferentes materiales.
Este ensayo se realiza con la ayuda de un microscopio en donde se observa la estructura de ciertas muestras, que nos permitirán concluir que tipo de aleación se tiene, contenido de carbono (una aproximación) y tamaño de grano.


RECOMENDACIONES

No podemos desarrollar un análisis relacionado con la metalografía sin no llevamos un proceso en la etapas.
Que el tamaño de la probeta debe ser tal que pueda sostenerse con la mano durante su preparación
Si no se tiene combinación adecuada de estas variables,no permitirá alcanzar un buen pulido
Que la alumina se elabora en presencia de toda la clase, para ver en practica el método de preparación
Mediante el ataque es posible poner de manifiesto el tamaño, forma y distribución del grano.