PRÁCTICA Nº 1 ENSAYOS POR CHISPAS DE LOS ACEROS Y FUNDICIONES I.
OBJETIVOS: Al finalizar la práctica el alumno será será capaz de: •
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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. lasificar los materiales ferrosos de acuerdo al elemento !u"mico !ue en mayor proporción se encuentra teniendo en cuenta las caracter"sticas de las chispas producidas Designar Designar sistemáticam sistemáticamente ente los aceros aceros y fundicio fundiciones nes identific identificados ados por el ensayo de chispas
II II.. FUND FUNDA AMENT MENTO O TEÓRI EÓRICO CO Al atacar una pieza de arco con una muela de esmeril girando a gran velocidad arranca esta part"cula de acero !ue son proyectadas tangencialmente por la periferia de la muela. omo al mismo tiempo !ue tiene lugar este arran!ue se produce un fuerte calentamiento local las part"culas se desprenden a altas temperaturas !ue las ponen ponen incandesc incandescentes entes producien produciendo do rayos luminosos, luminosos, chispas, chispas, explosiones, explosiones, estrellas, arborescencias luminosas, etc. #i mantenemos la probeta de acero acero contra una piedra piedra abrasiva en en movimiento de rotación, la muela arrancará del acero pe!ue$as part"culas y las calienta hasta la temperatura de fusión. %as part"culas incandescentes lanzadas de&an tras de s", para el o&o una estela, un rayo más o menos largo de trazo seguido o interrumpido seg'n sea la presión con !ue se act'a entre pieza y muela y seg'n la composición de la probeta. (uchos de estos rayos &untos constituyen al haz de chispas
A las elevadas temperaturas !ue tienen las chispas lanzadas se !ueman en el aire el hierro y sus acompa$antes especialmente el carbono, el silicio y el manganeso. omo el ) producido por la oxidación del carbono son gases, esto estoss hace hacen n !ue !ue esa esa pe!u pe!ue$ e$a a part" part"cu cula la inca incand ndes esce cent nte e revi revien ente te a una 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. %a frecuencia de estos fenómenos explosivos y la forma de las figuras a !ue dan lugar dependen de la composición del acero. #e distinguen forman espinosas, floreadas, en forma de porra, de gotas y lanceoladas. ada tipo de acero produce una serie de chispas caracter"sticas, mediante la observación de las cuales y con práctica pueden identificarse determinados tipos de aceros y con mucha práctica dar el porcenta&e caso exacto de carbono. *ste ensayo no es como pudiera parecer a alguno, una mera curiosidad de laboratorio, sino !ue se utiliza en muchas fábricas de acero, en operaciones de control.
Influn!"# $ l# !%&'%("!")n *u+&"!# *l contenido de !#,-%n% ( l% *u &( fu,/&n/ 0#! #,"#, l# "n $ l#( !0"('#(. %os aceros exentos de carbono y los aceros al carbono de d+bil aleación presentan rayos lisos y claros con pocas explosiones de . De los centros de explosión sales pocas agu&as con puntas alargadas. %a gavi gavilllla a de chis chispa pass se hace hace algo algo más más cort corta a # &$" &$"$# $# *u *u #u& #u&n/ n/## l !%n/n"$% $ C 0#!"3n$%( l#( 4'l%("%n( &( f,!un/( 5 &( !%,/#(6 &( $n(%( 5 &( ,#&"f"!#$%( l%( ,#5%( (!un$#,"%( *u #,,#n!#n $ #*ull%( 'un/%( $ 4'l%(")n y esta a tal extremos !ue cuando el contenido de es ya del .- la gavilla de chispas está completamente dominada por las muchas explosiones del carbono con innumerables estrellitas y ramificaciones. *l color apenas si se altera a!u" con el creciente contenido de .
El Tun2(/n Tun2(/n% % reprim reprime e muy notablem notablemen ente te las explosio explosione ness de . para para un contenido el - de 0 no se encuentran sino para muy fuertes esfuerzos de comp compre resi sió ón contr ontra a la pied iedra, ra, nada ada más más !ue muy muy #"(l #"(l#$ #$#( #( /,#7 /,#7#( #( $ 4'l%("%n( $ C., presentándose en cambio generalmente sólo un puntito un poco más claro en el extremo del rayo. ayo. El ,#5% ,#5% ',"n ',"n!" !"'# '#ll ( 0#! 0#! "n/,,u&'"$% !%&% !%&% $ ,#5# ,#5# $ /,#7%( /,#7%( l# 2#"ll# ( ( !%,/#. E( &u5 ll#&#/"% l !#&-"% !#&-"% $ !%l%,# !%l%,#!") !")n. n. 1a para .2 0 el color lor se hace #n#,#n8#$%, presentando para 3 0 una !%l%,#!")n n/#&n/ ,%8# para hacerse con -0 de color ,%8% %-(!u,%. El ("l"!"% se nota por encima del aproximadamente por un %, -,"ll% $ l# 2#"ll# $ !0"('#(. Delante de algo cortada explosión de se encuentra un trecho en f%,&# $ !l## !ue se nota especialmente bien punto a la piedra
apreciándose tambi+n claramente en la gavilla cuando sus contenidos con superiores al .
El &%l"-$n% muestra en los aceros, con contenidos ba&os de hasta aproximadamente .2 , 'un/#( l#n!%l#$#( n l%( 4/,&%( $ l%( ,#5%(, fenómenos !ue desaparece nuevamente para cantidades más altas de y otras composiciones, por e&emplo en el acero rápido. L%( $&( l&n/%( /#l( !%&% &#n2#n(%6 !,%&% 5 n+*ul /"nn &n%( f,!un/&n/ !#,#!/,+(/"!#( $"f,n!"#l( /+'"!#( n l# "n $ !0"('#(. #u influencia la reconocerá nada más !ue una persona con mucha experiencia. 4esumiendo, los aceros al carbono de .2 a .5 de dan chispas formadas por rayos lisos de color amarillo oscuro en cuya punta aumenta ligeramente el volumen y luminosidad. A medida !ue aumenta el contenido en carbono, aumenta el n'mero de explosiones en forma de lanzas y flores siendo más brillantes y luminosas.
C#,#!/,+(/"!#( $ !0"('#( 6n haz de chispas puede dividirse en tres partes. •
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%a primera a la salida de la piedra, esmeril, está formada por ratos rectil"neos en los !ue puede observarse perfectamente el color caracter"stico. %a segunda zona es la de bifurcaciones y algunas veces tiene lugar en ella las primeras explosiones. %a tercera y 'ltima zona !ue es donde aparecen la mayor parte de las explosiones !ue adoptan diversas formas !ue se denominan estrellas, gotas, lenguas, flores, etc.
%a observación debe hacerse, a ser posible en un local oscuro. %a muela debe girar en sentido contrario al ordinario, para !ue el haz de chispas se proyecte hacia arriba y poder as" observarlo me&or.
R!%&n$#!"%n( ,('!/% #l (&,"l 5 ',%-/#( '#,# l n(#5% #e usa un aparato esmeril de banco o manual, en el cual contra la muela en rotación se aprieta la probeta. %as dimensiones de la muela tiene una importancia secundaria y se rigen por las condiciones del dispositivo disponible. %a velocidad perif+rica tiene importancia y tiene !ue estar comprendida en el caso de aglutinante de carácter cerámico, entre los 3 y los 32 m. por segundo. omo dureza conveniente de la piedra se dan los grados de dureza entre 7 y 8. uando la piedra es demasiado blanda se va con la gavilla de chispas demasiado material rascado en ella9 en el caso de la piedra demasiado dura se embota fácilmente y nos da enseguida buenas gavillas de chispas como granulación más adecuada se ha acreditado un tama$o de granos entre 5 y 2. uando se utilizan tiras de chapa o probetas muy delgadas parecidas a alambres se recomienda precaución, por!ue 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 !ue se aplica contra la piedra y del color de fricción !ue se desarrollo como consecuencia en el punto de contacto.
III. CAMPOS DE APLICACIÓN ;abricación de herramientas, tratamientos t+rmicos, almacena&e, de materiales, cerra&er"a, for&ado, y productos sider'rgicos, soldadura de aleaciones ferrosas.
IV. E9UIPOS Y MATERIALES . #eis probetas numeradas del al de muestras de aceros y fundiciones de origen establecido: < < < < < < <
Aceros de construcción: 8latinas, perfiles, tubos, etc. Aceros de cimentación: 8ernos, árboles, ruedas dentadas, etc. Aceros de herramientas: 7o aleado, cuchillas de ti&eras, hachas, martillos, etc. Aceros de =a&a Aleación: =rocas, >nstrumentos de medición, etc. Aceros de alta Aleación: ?erramientas de corte @fresas resortes de válvulas, etc. Aceros *speciales @>noxidables: 6tensilios, material !uir'rgico, etc. ;undiciones gris, blanca y maleable, bancadas, zapatas, y tambores de frenos etc.
3. #eis probetas numeradas del B al 3 de origen no establecido
5. (á!uina esmeriladora de las siguientes caracter"sticas: < (uela de C aproximadamente de 3 mm < ;uerza: 7<8 < ranulación: 5 E 2 < Felocidad Gangencial de 3 E 32 m/seg
H. uadro de imágenes de colores para prueba de chispas 2. *lementos de seguridad
V. ES9UEMA Y RECOMENDACIONES
< < <
7o utilizar probetas por tama$os deba&o de mm 4ealizar 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 EJECUCION #e realizarán dos ensayos: VI.1. ENSAYO Nº1 D*G*4(>7A>)7 D* %A %A#* D* A*4) (*D>A7G* %>=4* A7A%>#># )(8A4AG>F) )7 %A GA=%A D* >(I*7*#: @8robetas numeradas del al 8oner en funcionamiento el aparato de esmerilar Apretar ba&o suave presión y en seco la probeta y ensayar contra la muela en rotación. • •
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ompare el aspecto de la chispa producida en el cuadro de imágenes, si el aspecto concuerda con alguna de las 3 imágenes, la probeta tendrá composición similar con a!uella.
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Dibu&e de ser posible en colores las imágenes del haz de chispa producido en la ho&a de traba&o.
4ealiza el análisis correspondiente y determina y designa la clase de acero @en 7orma D>7 y #A*/A>#> y su composición aproximada en cuanto a contenido de y aleantes @ho&a de traba&o
VI.. ENSAYO Nº D*G*4(>7A>)7 D* %A %A#* D* A*4) (*D>A7G* *7#A1) )(8A4AG>F) )7 ?>#8A# D* A*4) D* )(8)#>>J7 )7)>DA. @8robetas numeradas del B al 3 %as indicaciones son iguales !ue el ensayo ompare el aspecto de las chispas producidas por la probeta de ensayo con el aspecto de las chipas de las probetas comparativas @probetas del al de composición ya conocida. • •
HOJA DE TRABAJO ENSAYO Nº1 PROBETA Nº1
PROBETA Nº
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7'mero de imagen de chispas
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Descripción del rayo @caracter"sticas y zonas
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Designación del Acero
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)bservaciones Adicionales
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PROBETA Nº;
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7'mero de imagen de chispas
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Descripción del rayo @caracter"sticas y zonas
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Designación del Acero
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)bservaciones Adicionales
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PROBETA Nº=
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7'mero de imagen de chispas
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Descripción del rayo @caracter"sticas y zonas
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Designación del Acero
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7'mero de imagen de chispas
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Descripción del rayo @caracter"sticas y zonas
Descripción del rayo @caracter"sticas y zonas
Designación del Acero
Designación del Acero
)bservaciones Adicionales
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PROBETA Nº
PROBETA Nº1
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7'mero de imagen de chispas
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Descripción del rayo @caracter"sticas y zonas
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Designación del Acero
Designación del Acero
)bservaciones Adicionales
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PROBETA Nº11
PROBETA Nº1
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Descripción del rayo @caracter"sticas y zonas
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Designación del Acero
Designación del Acero
)bservaciones Adicionales
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CUESTIONARIO 1. 9u3 ( n/"n$ '%, $u,7# $ &ul#( 5 *u3 ("2n"f"!# l# $("2n#!")n NP
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CUADRO RESUMEN DE LOS ENSAYOS DE CHISPAS REALIZADOS
Nº de orden
Nombr e del materi al
Dibuj o
Como!i"i #n $u%mi"a
C&i!a normal
C&i!a de en!a'o
Ob!er(a"ion e!
