1Universidad Católica De Santa María Facultad De Ciencias Físicas Y Formales Escuela De Ingeniería Industrial CURSO: Ciencias e ingenierías de materiales TEMA: Líquidos penetrantes, ensayo de Ultrasonido y partículas magnéticas. DOCENTE: Rolardi Mario Valencia Becerra ALUMNO: Wendy Fiorela Quispe Fernández GRUPO: 01 AREQUIPA-2017 2 ÍNTRODUCCION El método por Líquidos Penetrantes se basa en el principio de capilaridad y se aplica en la detección de discontinuidades abiertas a la superficie (fisuras, poros, etc.), en metales ferrosos y no ferrosos y otros materiales sólidos tales como cerámicos, plásticos y vidrios que no sean porosos ni presenten rugosidad excesiva. De manera general se puede decir que este Método se caracteriza porque es prácticamente independiente de la forma de la pieza a ensayar; la mayoría de los casos se pueden resolver con un equipamiento mínimo y tiene gran sensibilidad para la detección de fisuras. El desarrollo y perfeccionamiento del método se extendió a todas las etapas del proceso sobre la base de la aplicación de conocimientos físicos que otorgaron al mismo gran sensibilidad para detectar discontinuidades pequeñas, sin recurrir a auxiliares de la visión. 3 ÍNDICE Caratula…………………………………………………........ ………................……………..1 Introducción líquidos penetrantes…….....…………...…….............……………...........……...2 Índice…………………………………………………………………..........…....................…3 Objetivos............................................…………...………………….…….........………..…….4 Marco teórico……… ………………..............................…………………….....…..………....5 Procedimiento.........................................................................................................................6-8 Conclusiones..............................................................................................................................9 Recomendaciones.....................................................................................................................10 Cuetionario...............................................................................................................................11 Bibliografia...............................................................................................................................12 Introducción ensayo ultrasonido.................…………………………….............……….........13 Objetivos ensayo ultrasonido.................…………………………….…….........……….........14 Marco teórico….......………………..............................…………………….....…..……..15-16 Procedimiento.....................................................................................................................17-19 Conclusiones............................................................................................................................20 Recomendaciones.....................................................................................................................21 Objetivos partículas magnéticas ...........…………………………….…….........………..……22 Marco teórico……… ………………..............................…………………….....….........…...23 Procedimiento.....................................................................................................................24-26 Conclusiones............................................................................................................................27 Recomendaciones.....................................................................................................................28 Bibliografia..............................................................................................................................29 Cuetionario...............................................................................................................................30 4 LIQUIDOS PENETRANTES OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL: Determinar las fallas o fisuras superficiales del material. OBJETIVOS ESPECIFICOS: Conocer el procedimiento para la aplicación de líquidos penetrantes. Reconocer los materiales a utilizar para la aplicación de líquidos penetrantes. ELEMENTOS DE PRÁCTICA: Materiales. Removedor 1. Liquido penetrante. Removedor 2. Revelador. Probetas. Herramientas. Maquinas. Equipos. Equipo de protección personal. Mandil protector. Guantes. Otros. Trapo industrial. Papel periódico. 5 MARCO TEORICO USO DE LIQUIDOS PENETRANTES Un procedimiento para hacer resaltar las grietas consiste en sumergir la pieza en petróleo durante unos treinta minutos para que penetre por capilaridad en todas las fisuras. Después se saca y se enarena, apareciendo manchas siguiendo el trazado de las grietas. Se favorece la exudación del petróleo si se golpea la pieza con un martillo. Otro procedimiento muy similar al anterior utiliza aceite caliente en lugar de petróleo. Se sumerge la pieza en un baño de aceite caliente durante varias horas. Después se limpia con gasolina, se seca y se pinta con cal, revelándose las fisuras por manchas producidas en su superficie con el aceite exudado. Una positiva mejora sobre los métodos anteriores la constituye el examen de las piezas utilizando como liquido impregnador un hidrocarburo líquido con un material fluorescente en suspensión (figura 3), Los procedimientos patentados, como el Siglo americano, el inglés Metrolux, etc., utilizan un líquido colorante con el que se pintan las superficies con un pincel o pistola. Después de haber dejado penetrar la pintura especial en los defectos, se limpian las piezas y se recubren de un polvo absorbente que se colorea marcando las grietas (figura 4). La casa suiza Escher Wyss ha desarrollado un procedimiento complementario de los anteriores, que permite fijar y conservar el resultado de los ensayos con líquidos fluorescentes o colorantes. Para esto, una vez realizado el ensayo por alguno de estos dos procedimientos, se reviste la pieza de un .barniz especial que una vez seco, queda en forma de película que puede retirarse de la pieza (figura. 5), teniendo las siguientes ventajas: 1. Sirve como revelador puesto que el líquido fluorescente o colorante se disuelve en el barniz, marcando en él los defectos de las piezas, mientras que en las partes correspondientes a las zonas sin defectos queda el barniz totalmente transparente. 2. Sirve también como documento perfectamente: fiel, que reproduce exactamente la forma, posición y magnitud de los defectos. La película formada por el barniz puede utilizarse como negativo de fotografía. El barnizado puede hacerse con pistola o por inmersión de la pieza. Como operación previa de todos los métodos citados, si la pieza tiene cascarilla, conviene tratarla previamente con una solución acuosa de ácido clorhídrico al 50 %, a una temperatura de unos 30º, durante unos diez o quince minutos. 6 PROCEDIMIENTO 1. Preparación y limpieza de la superficie a inspeccionar. Foto 1 Fuente: Carol Gallegos Comentario: Para la realización de este ensayo el cual consiste en determinar las fisuras o grietas de un material ferroso o no ferroso empezamos con limpiar el material donde queremos realizar el ensayo. 2. Aplicación del removedor. Foto 2 Fuente: Carol Gallegos Comentario: Al aplicar este material podemos decir que estamos limpiando el material ferroso, también podemos utilizar tinner la cual tienen la misma función para luego proceder con nuestro ensayo. 7 3. Aplicación del líquido penetrante y esperar Foto 3 Fuente: Carol Gallegos Comentario: Después de haber aplicado el revelador limpiamos y aplicaos el líquido penetrante en el lugar donde queremos ver las fisuras de la soldadura, lo dejamos así durante aproximadamente 5 minutos para que el líquido penetrante se impregne en el material. 8 4. Aplicación del revelador. Foto 4 Fuente: Carol Gallegos Comentario: Para finalizar con el ensayo aplicamos el revelador, este nos indicara en qué lugares del material existe fisuras, al aplicar este líquido lo dejaremos hasta que se seque y este nos indique lo que buscamos. 5. Inspección y registro. Foto 5 Fuente: Carol Gallegos Comentario: observamos que el revelador nos indica en qué lugares de material existen fisuras, para especificar los lugares en donde existen fisuras son esos donde se observan puntos rojos extendidos en el material. 9 CONCLUSIONES Primera conclusión: Al aplicar los determinados líquidos sobre nuestro material determinaos es que partes de la soldadura existían discontinuidades y lo notamos muy claramente. Segunda conclusión: ya que realizamos conocemos que pasos seguir para proceder a realizar este ensayo de líquidos penetrantes, que tipo de liquidas usar y en qué orden o momento aplicar los líquidos sobre nuestro material Tercera conclusión: Conocer los líquidos que vamos a usar para realizar el ensayo es lo primordial, con la realización de este ensayo conocemos los líquidos a usarse, también en vez del indicador podemos utilizar tinner. 10 RECOMENDACIONES Primera recomendación: Realizar una limpieza exhaustiva a la superficie a inspeccionar, la cual debe estar limpia y sin recubrimientos. Segunda recomendación: Se recomienda, al aplicar el líquido penetrante, no rociar gran cantidad sobre la probeta, solamente sobe la soldadura. Tercera recomendación: No utilizar esta prueba si es que se desea detectar fallas internas de la probeta. 11 CUESTIONARIO 1. ¿Qué propiedades de los materiales se miden en un ensayo de Líquidos penetrantes? En un ensayo de líquidos penetrantes se miden ciertas propiedades como, la tensión superficial, la mojabilidad o poder de humectación, la capilaridad, la viscosidad, la densidad, la volatilidad y el punto de inflamación. 2. ¿Qué aplicaciones principales son cubiertas por este ensayo? Las aplicaciones de los Líquidos Penetrantes son amplias y por su gran versatilidad se utilizan desde la inspección de piezas críticas, como son los componentes aeronáuticos, hasta los cerámicos como las vajillas de uso doméstico. 3. ¿Cuál es la importancia del ensayo de líquidos penetrantes? El ensayo es importante ya que facilita, superficialmente, el ubicar pequeñas, fallas, hendiduras o imperfecciones de la soldadura realizada hacia un acero, de una manera económica, fácil de realizar pues se requiere de pocas horas de capacitación de los inspectores, y esta es extremadamente sensible a las discontinuidades abiertas a la superficie. GLOSARIO 1. Capilaridad Es la acción que origina que un líquido ascienda o descienda a través de los llamados tubos capilares. 2. Enarenar Echar arena sobre una superficie cubriéndola. 3. Exudación Salida de un líquido de un cuerpo o del recipiente en que está contenido, por transpiración o a través de sus rendijas. 4. Saturación Utilizar, llenar u ocupar una cosa hasta el límite de su capacidad. 5. Pulverizar Reducir a polvo o a partículas muy pequeñas una cosa sólida. Esparcir un líquido sobre un lugar en forma de gotas muy pequeñas. 12 BIBLIOGRAFIA SENATI ZONAL AREQUIPA - PUNO, “Capacitación Practica para Ingenieros”. Arequipa, UCSM, 2001. Diezmar Falk, Hans-Klaus Gorkel; Franz Lernet,Bernd Schlossorsch “Metalotecnia Fundamental”, Editorial Reverté S.A, 1986. http://www.sistendca.com/DOCUMENTOS/LP.pdf http://www.monografias.com/trabajos31/liquidos-penetrantes/liquidos-penetrantes.shtml http://es.wikipedia.org/wiki/Inspecci%C3%B3n_por_l%C3%ADquidos_penetrantes 13 ENSAYO DE ULTRASONIDO INTRODUCCIÓN La ultrasónica reviste gran interés para quienes se dedican a las ciencias puras. En años recientes, se aplicaron estos conocimientos al desarrollo de muchos productos que ayudan al ser humano en muchos otros sentidos. Se inventaron nuevos instrumentos basados en principios ultrasónicos que abarcan prácticamente todos los ámbitos de interés humano, desde la medicina hasta la construcción de naves espaciales. Se comprobó que los haces ultrasónicos pueden servir para inspeccionar la presencia de fallas en el espesor de los materiales sólidos, sin alterarlos en absoluto. Por el contrario, un tipo de haz ultrasónico totalmente distinto es capaz de soldar materiales muy duros, o de modelarlos, dándoles formas muy complejas 14 OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL: Determinar los defectos internos, superficiales y discontinuidades en material ferroso o no ferroso. OBJETIVOS ESPECIFICOS: Determinar con claridad los conceptos del ensayo de ultrasonido. Saber sobre el uso del ensayo de Ultrasonido en los materiales. ELEMENTOS DE PRÁCTICA: Materiales. Probeta. Herramientas. Maquinas. Equipos. Equipo de Ultrasonido. Equipo de protección personal. Mandil protector. Otros. 15 MARCO TEÓRICO 2. ENSAYO POR ULTRASONIDO. Este ensayo se realiza sobre todo para ensayar materiales que puedan tener grietas o defectos INTERNOS y que a simple vista no se pueden apreciar. Ondas sonoras de alta frecuencia emitidas por un transductor se transmiten a lo largo de un material o sección en evaluación. Las ondas de sonido viajan a través del material y regresan hacia un mismo transductor o llega uno diferente. La entrada y las señales de retorno se muestran en un instrumento ultrasónico. Las diferencias entre las señales de entrada y las señales de retorno se analizan para determinar los defectos, imperfecciones, cambios de espesor y otras características del material. Las señales recibidas se comparan con señales de un patrón de referencia. Figura 1: Esquema del ensayo de ultrasonido. Fuente: Aula virtual-UCSM Comentario: En el método de un solo transductor, un transductor se utiliza para enviar y recibir señales. Una ventaja de este método es que sólo un lado de la pieza de prueba tiene que ser accesible para el inspector. La Inspección ultrasónica requiere el uso de un gel, agua, o aceite como acoplarte para transmitir las ondas de energía de sonido desde el transductor a la pieza y para detectar la energía del sonido en la recepción de la señal final. Cuando el haz sale del transductor y entra en la muestra de ensayo que, naturalmente, se encontrará con una amortiguación debido al material. Este efecto se conoce como impedancia. La Impedancia puede considerarse como la resistencia del material al paso de las ondas sonoras. La reflexión de las ondas se produce en las interfaces de material, con la cantidad de reflexión en función de la impedancia acústica (Z). 16 En el análisis de las reflexiones en la interfaz, la información crítica es la velocidad y la densidad de cada material. Estos definen la impedancia de los materiales en cada lado de la interfaz. Efectos materiales La estructura del material puede influir atenuando la velocidad y dirección de desplazamiento de las ondas ultrasónicas. En general, existe una mayor atenuación en las piezas fundidas y cuando se trabaja con metales. Metales forjados presentan discontinuos límites y tamaños de grano que producen dispersión. Sin embargo, el ultrasonido es sensible a los efectos del tamaño de grano que pueden afectar la sensibilidad. Los materiales tales como polímeros y estructuras compuestas pueden ser bastante atenuante, y la anisotropía grave también puede afectar la sensibilidad en la evaluación. Velocidad de la onda Hay una estrecha conexión entre el módulo de elasticidad de un material y la velocidad de una onda en ese material. Una onda longitudinal se compone de una serie de compresiones y dilataciones, donde las partículas del material se mueven paralelamente a la propagación de la onda. Las ondas ultrasónicas tienen diferentes velocidades en diferentes materiales. Por esta razón, la selección de una frecuencia apropiada para el estudio de ciertos problemas es importante. El tamaño del defecto se determina y se calcula normalmente mediante la comparación de la altura de las señales que finalmente se decepciona, un defecto tiene una altura diferente a una señal de un reflejo de tamaño y forma conocidos. Esto se muestra en la figura siguiente. Figura 2: Altura de ondas ultrasónicas. Fuente: Aula virtual-UCSM Comentario: En las pruebas de ultrasonido de inmersión, la parte y el transductor están sumergidos en el fluido de acoplamiento, generalmente agua. 17 PROCEDIMIENTO 1. Preparación inicial de equipo de ultrasonido. Foto 1 Fuente: Carol Gallegos Comentario: Para empezar con el ensayo tenemos que preparar el equipo de ultrasonido, calibramos los niveles adecuados para nuestro ensayo .Pero la pieza se limpia de grasa, aceite, óxido y otros revestimientos con el uso de solventes adecuados. 2. Colocación del transductor, implica el uso de un gel, agua o aceite como acoplante entre el transductor y la superficie de inspección. Foto 2 Fuente: Carol Gallegos 18 Cometario: En las pruebas de inmersión de la parte y el transductor están sumergidos en el fluido de acoplamiento, generalmente agua. En cualquier caso, la selección apropiada del transductor y la colocación de la sonda adecuada son críticos para el éxito de la inspección. 3. Inspección por ultrasonido, se emiten las ondas ultrasónicas y se registran las señales. Foto 3 Fuente: Carol Gallegos Comentario: Al pasar el transductor del equipo de ultrasonido sobre el material a inspeccionar inmediatamente al determinar las fallas en muestra pantalla del equipo se observan las ondas de ultrasonido. 4. Evaluación de resultados de la inspección, se efectúa mediante un análisis y evaluación de las señales obtenidas. El tamaño del defecto se calcula normalmente mediante la comparación de la altura de la señal defecto con la altura de la señal de un reflejo de tamaño y forma conocidos. 19 A la hora de evaluar una indicación o eco, hay que tener en cuenta los siguientes datos: -Posición del palpador (Transductor). -Recorrido del impulso ultrasónico en el material. -Forma del eco. -Amplitud. Los dos primeros datos sirven para localizar el defecto en la pieza y los dos últimos son de gran utilidad para evaluar su tamaño. Foto 4 Fuente: Carol Gallegos Cometario: Inspeccionamos en qué lugares del material existen fallas y observamos, donde las ondas de ultrasonido nos indican a que profundidad del material esta la falla ,la forma del eco y su amplitud nos indica el tamaño del defecto en la pieza 20 CONCLUSIONES Primera conclusión: A través del ensayo podemos determinar que el defecto interno, que es una zona hueca en el metal, se encuentra a 13.38 mm de donde se realizó la prueba. Segunda conclusión: Solo podemos dar la altura de los defectos próximos a la superficie, ya que este ensayo no es como los Rayos x, es una limitación. Tercera conclusión: El ensayo solo actúa con metales 21 RECOMENDACIONES Primera recomendación: El palpador solo se roza en lugares por donde esta esparcido el gel .por que donde no está roseado el gel no se puede realizar el ensayo. Segunda recomendación: Podemos realizar varias operaciones en el equipo de ultrasonido de acuerdo a como queremos observar las ondas de ultrasonido. Tercera recomendación: Este ensayo simplemente se realiza a metales, con dicho equipo, también puede realizarse a otros materiales pero con determinado equipo para cada material. 22 ENSAYO MAGNETICO INTRODUCCION La prueba de partículas magnéticas es un método de prueba no destructivo para la detección de imperfecciones sobre o justamente debajo de la superficie de metales ferrosos que también se puede aplicar en soldadura. Es una técnica rápida y confiable para detección y localización de grietas superficiales. Un flujo magnético es enviado a través del material y en el lugar de la imperfección se forma un campo de fuga que atrae el polvo de hierro que se rocía sobre la superficie, así la longitud de la imperfección puede ser determinada de forma muy confiable. Criterios de aceptación definen si la indicación es o no aceptable, es decir si se trata de un defecto o no. En el ensayo no destructivo de partículas magnéticas inicialmente se somete a la pieza a inspeccionar a una magnetización adecuada y se espolvorea partículas finas de material ferromagnético. Es un tipo de ensayo no destructivo que permite detectar discontinuidades superficiales y sub-superficiales en materiales ferro-magnéticos. Se selecciona usualmente cuando se requiere una inspección más rápida con los líquidos penetrantes. 23 OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL: Determinar fallas de homogeneidad en los materiales utilizando los ensayos magnéticos. OBJETIVOS ESPECIFICOS: Determinar con claridad los conceptos del ensayo de partículas magnéticas. Saber sobre el uso del equipo de partículas magnéticas. ELEMENTOS DE PRÁCTICA: Materiales. Limaduras de hierro. Probetas. Herramientas. Maquinas. Equipos. Equipo de polvos magnéticos. Equipo de protección personal. Protección respiratoria. Mandil protector. Guantes. Otros. 24 ENSAYO CON POLVO MAGNETICO FUNDAMENTOS Los defectos desvían las líneas magnéticas hacia fuera, orientándose por esta causa el polvo de hierro blando en las zonas defectuosas. APLICACIÓN Detección de grietas y de inclusiones en y debajo de la superficie de materiales magnetizables. Figura 1 Aplicación de ensayo magnético Fuente: Aula virtual-UCSM Comentario: En esta figura podemos observar que hay agrupamiento de limaduras, lo cual quiere decir que en esos lugares no hay homogeneidad en nuestra pieza. CONSIDERACIONES En este hecho está basado el ensayo magnético de los materiales que poseen permeabilidad magnética, como los metales ferrosos. No sirve, por tanto, este método para ensayar piezas de bronce, latón, etc. Es condición indispensable para detectar mejor los defectos, que la imantación de la pieza sea lo más intensa posible muy cerca de la saturación. Respecto al polvo magnético en suspensión en el líquido, conviene tenerlo de diferentes colores, como rojo oscuro, gris claro, etc., para emplear el que más destaque sobre el color de la pieza. Si el líquido empleado es fluorescente, se logre una mejora notable en la localización de las fallas iluminando la pieza con una lámpara de rayos ultra violeta. 25 En general, se utiliza corriente continua lograda con un rectificador de corriente. Una potencia de 3kw es suficiente para el examen de piezas de 50 X 50 X 14 cm. Después de examinadas las: piezas, es preciso desmagnetizarlas con un inversor que lleva el aparato, que convierte la polaridad de la imantación. Desde luego, la localización de las grietas por magnetismo no es posible más que en el caso de que las líneas de fuerza sean perpendiculares o formen un ángulo máximo de 45º con la dirección de la grieta, pues si siguen la misma dirección no se acusarán en el ensayo. Sin embargo, en general, se conoce la dirección más probable de .las grietas. Si no es así, es preciso imantar el cuerpo la pieza en dos direcciones perpendiculares. PROCEDIMIENTO 1. Colocar una pieza de acero formando parte de un circuito magnético. Foto 1 Fuente: Carol Gallegos Comentario: Es un método que utiliza principalmente corriente eléctrica para crear un flujo magnético en una pieza y al aplicarse un polvo ferromagnético produce la indicación donde exista distorsión en las líneas de flujo, al poner el equipo sobe las limaduras se crea un campo magnético. 26 2. Esparcir sobre la superficie de la pieza, aceite o petróleo con limaduras de hierro en suspensión, o de preferencia carbolino u oxido de hierro. Foto 2 Fuente: Carol Gallegos Comentario: Observamos que las limaduras de hierro se encuentran esparcidas sobre una cartulina y esta sobre la pieza que queremos saber su discontinuidad 3. Observar. Foto 3 Fuente: Carol Gallegos Comentario: Podemos observar que se producen acumulaciones de limaduras en algunos lugares que coinciden con las grietas o fisuras, como si formasen un puente metálico para suplir el defecto del material. 27 CONCLUSIONES Primera conclusión: El ensayo de partículas magnéticas es rápido y económico. Segunda conclusión: A partir de este podemos determinar fallas de homogeneidad en los materiales, ya que revela las discontinuidades que no afloran a la superficie. Tercera conclusión: El ensayo de partículas magnéticas no tiene gran capacidad de penetración, ya que los defectos son superficiales y no internos. 28 RECOMENDACIONES Primera recomendación: Elegir partículas magnéticas las cuales puedan contrastar con el color de la probeta, para así facilitar el ensayo. Segunda recomendación: Generalmente se recomienda que la corriente de magnetización se mantenga durante el tiempo de aplicación de las partículas, ya que es cuando el campo magnético es más intenso y permite que las partículas sean atraídas hacia cualquier distorsión o fuga de campo, para así indicar la presencia de una posible discontinuidad. Tercera recomendación: Las partículas magnetizables deben ser de pequeño tamaño para que tengan buena resolución, es decir, para que detecten defectos pequeños o profundos. 29 BIBLIOGRAFIA SENATI ZONAL AREQUIPA - PUNO, “Capacitación Practica para Ingenieros”. Arequipa, UCSM, 2001. 2. Diezmar Falk, Hans-Klaus Gorkel; Franz Lernet,Bernd Schlossorsch “Metalotecnia Fundamental”, Editorial Reverté S.A, 1986. 30 CUESTIONARIO ¿QUÉ PROPIEDADES DE LOS MATERIALES SE MIDEN EN UN ENSAYO DE PARTÍCULAS MAGNÉTICAS? La propiedad física en la que se basa es la Permeabilidad. Propiedad de algunos materiales de poder ser magnetizados. La característica que tienen las líneas de flujo de alterar su trayectoria cuando son interceptadas por un cambio de permeabilidad. GLOSARIO 6. PULVERIZAR. Esparcir un líquido sobre un lugar en forma de gotas muy pequeñas. Reducir a polvo o a partículas muy pequeñas una cosa sólida. 7. PERMEABILIDAD MAGNÉTICA. En física se denomina permeabilidad magnética a la capacidad de una sustancia o medio para atraer y hacer pasar a través de ella campos magnéticos, la cual está dada por la relación entre la inducción magnética existente y la intensidad de campo magnético que aparece en el interior de dicho material. 8. SATURACIÓN. Llenar, utilizar u ocupar una cosa hasta el límite de su capacidad. 9. RECTIFICACIÓN DE CORRIENTE. La rectificación de una corriente alterna (C.A.) para convertirla en corriente directa (C.D.) —denominada. También corriente continua (C.C.) — es una de las tecnologías más antiguas empleadas en los circuitos electrónicos desde principios del siglo pasado, incluso antes que existieran los elementos semiconductores de estado sólido, como los diodos de silicio que conocemos en la actualidad. Puesto que los diodos permiten el paso de la corriente eléctrica en una dirección y lo impiden en la dirección contraria, se han empleado también durante muchos años en la detección de señales de alta frecuencia, como las de radiodifusión, para convertirlas en audibles en los receptores de radio.