Agrietamiento en soldaduras.docx

8/16/2019 Agrietamiento en soldaduras.docx

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Agrietamiento en soldaduras

Existen varios tipos de discontinuidades que pueden producirse en las soldaduras o en la zona afectada por elcalor. Las soldaduras pueden contener porosidad, inclusiones de escoria o grietas. De los tres, las grietas sonlas más perjudiciales. Considerando que existen límites aceptales para las inclusiones de escoria ! laporosidad en las soldaduras, las grietas no son aceptales. Las grietas en una soldadura, o en la proximidadde una soldadura, indican que uno o más prolemas existen ! deen ser tratados con urgencia. "n análisiscuidadoso de las características de la grieta #ará que sea posile determinar la causa ! tomar las medidascorrectivas más satisfactorias.

Las soldaduras pueden fallar deido a un exceso de carga, un dise$o inapropiado, o por fatiga. Eagrietamiento en la soldadura se produce cerca o durante el momento de la faricaci%n. Las grietas encalientes son las que ocurren a temperaturas elevadas ! son por lo general relacionadas con la solidificaci%n,! las grietas en frío son aquellas que se producen despu&s de que el metal de soldadura se #a enfriado atemperatura amiente ! tienen que ver generalmente con el #idr%geno. 'inguna de ellas es resultado deoperaciones en servicio

La ma!oría de agrietamientos son el resultado de contracciones que se producen cuando el metal desoldadura se enfría. (a! dos fuerzas opuestas que operan en el fen%meno) los esfuerzos inducidos por lacontracci%n del metal, ! la rigidez circundante del material de ase.*oldaduras largas ! de gran penetraci%n aumentan las tensiones de contracci%n, es fundamental prestarespecial atenci%n a la secuencia de soldadura, temperatura de traajo, el tratamiento t&rmico posterior a lasoldadura, dise$o de la uni%n, los procedimientos de soldadura ! material de relleno.

Agrietamiento en la zona afectada térmicamente (HAZ)

La zona afectada por el calor +(A- es aquella regi%n del metal ase que está en la inmediaci%n delcord%n de soldadura sufriendo ciclos de calentamiento ! enfriamiento. A pesar de que está relacionada con el proceso de soldadura, en este caso la grieta se produce en el materiaase, no en el material de soldadura +ver fig. ! fig. /-. Este tipo de agrietamiento tami&n se conoce como0agrietamiento de tal%n0, o 0agrietamiento retardado.0 Deido a que este agrietamiento se produce despu&s de

que el acero se #a enfriado por deajo de aproximadamente 12/3C, tami&n se le puede denomina0agrietamiento en frío0, ! como se asocia con el #idr%geno, tami&n se le llama 0agrietamiento asistido por#idr%geno.0

A fin de que en la zona afectada por el calor se produzca agrietamiento, tres condiciones deen estapresentes simultáneamente) dee #aer un nivel suficiente de #idr%geno, tiene que #aer un materiasuficientemente sensile involucrado, !, dee existir un nivel suficientemente alto de tensi%n residual oaplicada. La reducci%n o eliminaci%n adecuada de una de las tres variales generalmente elimina este tipo deagrietamiento. En aplicaciones de soldadura, el enfoque típico es limitar dos de las tres variales, a saer, enivel de #idr%geno ! la sensiilidad del material

El #idr%geno puede entrar en un a$o de soldadura de una variedad de fuentes. La #umedad ! los


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compuestos orgánicos son las principales fuentes de #idr%geno. 4uede estar presente en el acero, eelectrodo, en los materiales de aporte, ! está presente en la atm%sfera. El 5lux, los revestimientos de loselectrodos, el n6cleo de los electrodos para 5CA7, o los fundentes para el proceso de electroescoria, puedenasorer la #umedad, en funci%n de las condiciones de almacenamiento. 4ara limitar el contenido de#idr%geno en las soldaduras depositadas, los consumiles de soldadura deen estar ien cuidados, ! lasoldadura se dee realizar sore superficies limpias ! secas

La segunda condici%n necesaria para que el agrietamiento en la zona afectada por el calor se d&, es unamicroestructura sensile. El área de inter&s es la zona afectada por el calor que resulta del ciclo t&rmicoexperimentado por la regi%n que rodea inmediatamente el cord%n de soldadura, como esta área es calentadapor el arco de soldadura durante la creaci%n del a$o de soldadura, su estructura tami&n es transformadadesde la temperatura amiente de ferrita a austenita a elevada temperatura. La velocidad de enfriamientoposterior determinan las propiedades resultantes (A. Las condiciones que favorecen el desarrollo de micro8fisuras sensiles inclu!en altas tasas de enfriamiento ! ma!ores niveles de templailidad del acero. Las altastasas de enfriamiento se dependen del procedimiento de soldadura a usar, los espesores del metal ase ! sutemperatura. Los niveles de templailidad son el resultado de ma!ores contenidos de carono ! 9 o niveles dealeaci%n. 4ara un acero dado, la forma más eficaz para reducir la velocidad de enfriamiento es elevando latemperatura del acero con un precalentamiento, esto reduce el gradiente de temperatura, disminu!endo lasvelocidades de enfriamiento, ! limita la formaci%n de microestructuras sensiles.

Las tensiones residuales de soldadura se pueden reducir mediante el alivio de la tensi%n t&rmica, aunque para

la ma!oría de las aplicaciones estructurales, esto es econ%micamente impracticale. 4ara complejasaplicaciones estructurales, otras condiciones deen ser consideradas, como el acero tendrá una capacidad deresistencia a ciertas temperaturas, aliviar tensiones es un proceso delicado.

4ara que el agrietamiento por #idr%geno en la (A se produzca, es necesario que el #idr%geno migre a lazona afectada por el calor, lo cual lleva tiempo. 4or esta raz%n, el C%digo A7* D. +secci%n :.- sugiere untiempo de /; #oras despu&s de la finalizaci%n de las soldaduras para la inspecci%n de las mismas en losaceros A


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El agrietamiento central es el resultado de uno de los siguientes fen%menos)segregaciones, forma delcord%n, o perfil de la superficie. Desafortunadamente, los tres fen%menos revelan en el mismo tipo de grieta, !es a menudo difícil de identificar la causa. Además, la experiencia #a demostrado que a menudo dos o inclusolos tres fen%menos interact6an ! contriu!en al prolema del agrietamiento central. Entender el mecanismofundamental de cada uno de estos fen%menos a!udará a determinar las soluciones correctivas.

La grieta por segregaci%n se produce cuando los constitu!entes de ajo punto de fusi%n tales como el f%sforozinc, core ! compuestos de azufre se mezclan por separado durante el proceso de solidificaci%n de lasoldadura.4uesto que el contaminante generalmente proviene del material ase, la primera consideraci%n es la de limitarla cantidad de contaminante mediante la reducci%n en la penetraci%n de la soldadura. En algunos casos, unredise$o de la junta puede ser recomendale ! empleando el uso de ajas corrientes de soldadura, en loposile.

Figura 6. Relleno con múltiples pasadas

"n relleno con m6ltiples pasadas +fig. :-, como en el proceso *BC de aja energía, puede reducirefectivamente la cantidad de pic8up de los contaminantes en la mezcla de la soldadura

En el caso del azufre, es posile superar los efectos del da$o de sulfuros de #ierro formando sulfuro demanganeso. El sulfuro de manganeso +n*- se crea cuando el manganeso está presente en cantidadessuficientes para contrarrestar el azufre. El *ulfuro de manganeso tiene un punto de fusi%n de @ 3C. En estasituaci%n, antes de que el metal de soldadura empieze a solidificarse, los sulfuros de manganeso se forman !no crean segregaci%n. En la soldadura, es posile utilizar materiales de relleno con niveles más altos demanganeso para superar la formaci%n del sulfuro de #ierro. Desafortunadamente, este concepto no se puedeaplicar a otro tipo de contaminantes.Agrietamiento transversal

El agrietamiento transversal se caracteriza con la formaci%n de la grieta en el metal de soldaduraperpendicular a la direcci%n de desplazamiento +ver fig. 1-. Este es el tipo menos frecuente de agrietamiento, !

se asocia generalmente con #idr%geno excesivo, tensiones residuales, ! una microestructuras sensiles. Ladiferencia principal es que se produce agrietamiento transversal en el metal de soldadura como resultado dela tensi%n residual longitudinalLos precalentamientos se pueden emplear ! a!udan a reducir los esfuerzos generados en el proceso desoldadura, al igual que los tratamientos de post soldadura que a!udan a reducir el #idrogeno residual

A medida que el cord%n de soldadura se encoge longitudinalmente, el material ase circundante no resiste lafuerza por entrar en la compresi%n, la alta resistencia del acero que rodea a la compresi%n restringe lacontracci%n requerida del material de soldadura. Deido a la restricci%n del material ase circundante, el metade soldadura desarrolla esfuerzos longitudinales que pueden facilitar la formaci%n de grietas en la direcci%ntransversal.


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*e deen tener presente los requisitos de dise$o de las juntas ! la revisi%n del almacenamiento de losmetales de aporte, por lo tanto se #ace &nfasis en el metal de soldadura deido a que este puede depositauna menor resistencia. *in emargo, el metal de soldadura puede ex#iir fuerzas extremadamente altas conductilidad reducida, de tal manera que se pueden emplear metales de soldadura de menor resistencia,asegurando que la fuerza de la uni%n se alcanza eficazmente.


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Metales de Aporte Contribuyen a Evitar Agrietamiento al

Soldar Placas AR

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Publicado: Sábado, ! Mar"o ##$ %&:##

Escrito por E'uipo Minero

1

Por (eit) Pac*ard

+a reparación o mantención de e'uipos protegidos por places resistentes a la abrasión, o placas AR,

es una tarea inevitable en la industria minera, y 'ue tambin puede ser una labor delicada- .omar

ciertas precauciones y escoger el metal de aporte más apropiado es uno de los pasos más

importantes para garanti"ar el /ito de la soldadura, y a su ve", lograr 'ue la vida 0til del e'uipo sea

prolongada y con1iable-

+as placas AR t2picas tienen n0meros 'ue va desde ## )asta 3## en sus nombres4por e5emplo AR

##, AR 6##, AR 3##- Estos n0meros t2picamente indican la dure"a del material en 7rinell 879;, 'ue

puede ser 1ácilmente convertido en escalas de dure"a alternativas tales como la Roc* 9RC; y AR 3## 8=3# 9RC; son los más

comunes-

Como la placa AR posee un grado de dure"a tan alto 8una placa AR grado 6## es igual a

apro/imadamente 6 Roc*


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Precalentar el metal base antes de soldar es una importante de1ensa contra el en1riamiento rápido y

puede ayudar a reducir los niveles de )idrógeno, ambos 1actores pueden conducir al agrietamiento-

+a temperatura adecuada de precalentamiento la determina el material 'ue va a ser precalentado y

su espesor 8ver más aba5o;-

El dise@o es otro 1actor a considerar antes de soldar- Si es posible, es me5or no posicionar la unión de

soldadura en un área altamente limitada- na unión altamente limitada se de1ine por la incapacidaddel material base, del metal de soldadura, o de la soldadura en su totalidad, para poder e/pandirse y

contraerse libremente- Reali"ar soldaduras de 1ilete más cortas y pe'ue@as tambin puede reducir la

entrada de calor y las tensiones residuales totales en la placa AR, para ayudar a minimi"ar el

agrietamiento-

Además del precalentamiento y de evitar tener uniones altamente limitadas, la elección de un metal

de aporte con la menor cantidad de contenido de )idrógeno y 'ue proporcione una buena resistencia

8valores de alto impacto;, son 1actores 'ue pueden reducir el potencial de agrietamiento-

Escogiendo el Metal de Aporte

Escoger el metal de aporte adecuado para soldar placas AR a aceros distintos es algo similar a elegir

uno para otras aplicaciones de soldadura- El metal base al cual se soldará la placa AR determinará

cuál es el metal de aporte más apropiado- Algunos de los metales base grado AS.M más comunes

unidos a placas AR son: los aceros AB>, A3& R3#, A>3> R$# y A3%6-

Como regla general, los metales de aporte con menor resistencia a la tensión y menor contenido de

)idrógeno arro5arán los me5ores resultados, e5-: la menor cantidad de potencial de agrietamiento 8ver

1igura;-

Di1erentes 1abricantes de placas AR recomiendan di1erentes resistencias a la tensión para soldar la

placa AR a un metal base de una categor2a en particular- +os ingenieros debieran siempre veri1icar

estas recomendaciones antes de )acer la selección 1inal del metal de aporte-

Reparar o reempla"ar una placa AR en e'uipos e/istentes, utili"ando un electro de de ba5o )idrógeno

con un sistema de escorias básico 8una varilla AS E%$, por e5emplo; puede proporcionar distintas

venta5as tales como e/celentes propiedades mecánicas FcomoGsoldadoH, alta resistencia a la

captación de )idrógeno, y la capacidad para soldar a travs de contaminantes 8lodo, ó/ido, o aceite;

'ue pueden acumularse en e'uipo pesados reparados- +o 'ue es más importante, los electrodos

básicos de varilla con escoria de ba5o )idrógeno tienen buenas propiedades de resistencia para )acer

1rente a la tensión residual de la plata AR soldada4las soldaduras tienen buena resistencia al

agrietamiento-


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Como con otras aplicaciones de soldadura, los electrodos de varilla o1recen el bene1icio de

portabilidad para reparaciones en terreno4son livianos y no re'uieren gas protector4y muc)os

soldadores se sienten cómodos usándolos-

+as desventa5as de usar electrodos de varilla incluyen: eliminación de la escoria, 1recuentes cambios

de electrodo, lo cual los )ace ine1icientes para reparar placas AR grandes, y la probabilidad de 'ue los

cordones tengan apariencia de in1erior calidad-

Al igual 'ue los electrodos de varilla, los alambres con n0cleo de 1undente autoGprotector 1uncionarán

bien para reparar placas AR al aire libre- Estos no re'uieren gas protector, lo cual elimina la

necesidad de transportar estan'ue de gas a terreno- +os alambres 'ue cumplen la clasi1icación .G$,

espec21icamente, son altamente recomendables para soldar placas AR puesto 'ue o1recen buenas

propiedades de impacto 8generalmente al menos # 1tGlb a G#J;- +os alambres .G$ tambin están

disponibles con propiedades de ba5o )idrógeno 8menos de $ mlK%## g; para reducir a0n más la

probabilidad de un agrietamiento y o1recer la venta5a de poder soldar en todas las posiciones-

+a principal desventa5a de los alambres con n0cleo de 1undente autoGprotector, espec21icamente

a'uellos con clasi1icaciones .G6, .G& y .G%%, es la 1alta de propiedades de impacto re'ueridas-

Además, los alambres con n0cleo de 1undente autoGprotector, 8incluido el .G$; re'uieren tener 'ue

remover escoria entre pasadas de soladura y despus de soldar, lo 'ue puede agregar tiempo e/tra al

proceso de reparación-

El alambre con n0cleo de 1undente protegido por gas o1rece la mayor versatilidad para soldar placas

AR a e'uipos pesados 8se puede usar tanto para la 1abricación como para las reparaciones;- +os

alambres con n0cleo de 1undente protegidos con gas .G3 básicos se recomiendan debido a su

tenacidad, su alta resistencia al aumento de )idrógeno y capacidad para soldar a travs de ó/ido

claro y ó/ido 1rrico- Estas caracter2sticas me5oran la resistencia al agrietamiento del metal de

aporte- Cabe destacar 'ue el alambre de n0cleo 1undente produce escorias, 'ue deben ser removidas

si se va a soldar con pasadas m0ltiples-

Uniendo las Piezas

Además de los 1actores antes mencionados, los ingenieros deben determinar los re'uerimientos o las

metas: Lse necesita devolver una pie"a de e'uipo para mantención o se desea soldar una placa AR

en una soldadura nueva y )acer 'ue esta se vea bien estticamente Cual'uiera sea le caso, si los

soldadores tienen su1iciente in1ormación básica, podrán prevenir 1ácilmente el agrietamiento, a)orrar

tiempo y evitar 1rustraciones cuando tengan 'ue soldar la placa AR-


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http://www.kobelco-welding.jp/espanol/education-center/medium/medium03.html

Soldadura de aceros de carbón medios/altos y aceros especiales

5. Consideraciones acerca de las grietas o rajaduras

(1) Causa de las rajaduras de la soldadura

En términos generales, las grietas en el acero al carbono medio / alto pueden ocurrir cuando ha transcurrido

algún tiempo después de haber terminado la soldadura. Estas grietas se denominan fisuras frías o grietas

"retardadas".

Aunque las grietas de solidificación que pueden ocurrir inmediatamente después de la soldadura terminada

no son raras, tampoco, lo son las grietas retardadas que ocurren con mayor frecuencia, como se explica a

continuación.

Las principales causas de grietas retardadas, se consideran asociadas con los tres puntos siguientes:

・Endurecimiento de HAZ

・Existencia de gran cantidad de hidrógeno difusible en el metal de soldadura

・Fuertes restricciones

(2) Prevención de grietas retardadas

Prevenir que HAZ se endurezca

Aunque es importante seleccionar acero con Ceq.(Equivalente de Carbono) bajo, tanto como sea posible,

hay un límite para éste. En los procedimientos de soldadura, el medio más eficaz para evitar las grietas

retrasadas, es mediante el precalentado. Esto es evidente también en la figura 3-3 en la página 34. Al

precalentar el metal de base, la velocidad de enfriamiento en el momento de la soldadura se hace más

pequeño y el aumento de dureza de HAZ se contiene. La temperatura de precalentamiento adecuado

depende del grado de acero (Ceq.) y el espesor de la placa. Como una guía general, las temperaturas de

precalentamiento se indican en la tabla de consumibles de soldadura recomendados en la Sección 3-6.

Disminuir hidrógeno difusible en el metal de soldadura

El hidrógeno difusible entra en el metal de soldadura durante la soldadura de la humedad en el consumible

para soldadura, en la superficie de ranura y en la atmósfera. El hidrógeno que entró en el metal de soldadura

se puede difundir con el tiempo y parte de ella alcanza HAZ causando la aparición de grietas por su presión.


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"Hay algunas medidas para disminuir el hidrógeno difusible en el metal de soldadura como la siguiente.

①

Utilice electrodos de menor Localidad hidrógeno en la soldadura por arco de metal

blindado.

②

Utilice cables sólidos en gas metal de soldadura por arco de hidrógeno para reducir a un

nivel inferior.

③

Aplique calentamiento posterior inmediato a la junta de soldadura a 3 ! 3" # para

eliminar el hidrógeno ".

Cuando se utilizan electrodos de tipo bajos de hidrógeno, el control de resecado es importante. Si los

electrodos de tipo bajos de hidrógeno se dejan en contacto con la atmósfera, absorben la humedad, como semuestra en la figura 3-5, Se requiere resecado si el contenido de humedad alcanza 0,3 ~ 0,5% (variando en

función del tipo de electrodo revestido).

$igura 3%". &urvas de absorción de humedad de electrodos de tipo bajos de hidrógeno


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Minimizar las restricciones

Cuando la fuerza de esfuerzo (estrés) que se crea mediante la soldadura no puede ser liberada de la junta

de soldadura, por lo general, se puede decir que el conjunto es sometido a una fuerte restricción.

Normalmente, la tensión creada puede ser liberada de la junta de soldadura si la articulación puede

deformarse. Sin embargo, cuando el espesor de la placa es grande o la estructura es complicada, el estrés

puede no ser liberado por la deformación de la junta de soldadura y por lo tanto la tensión tiende a ser

liberada mediante rajaduras.

Esta es la razón por la que las grietas tienden a ser generadas cuando la restricción de la junta de soldadura

es fuerte. Para reducir la restricción, es necesario diseñar una estructura con placas más delgadas y

configuraciones más simples. Pero este enfoque tiene su propio límite. Por lo tanto, es más práctico para

evitar la soldadura de las áreas en las que se concentra la tensión y soldar en una secuencia de soldadura

adecuada para minimizar la concentración de estrés.

Cuando todavía hay temor a la aparición de grietas después de las medidas contra el endurecimiento de

HAZ, después de haber tomado el hidrógeno difusible y la restricción, es efectivo el templado para el alivio de

la tensión después de la soldadura. Si es posible, realizar el templado inmediatamente después de la

soldadura a una temperatura de 600 ~ 650#, durante una hora por cada 25 mm de espesor de la placa,

luego la junta de soldadura debe ser enfría en un horno.

6. Temperaturas de precalentamiento y consumibles de soldadura recomendados para maquinaria de

la estructura de acero y fundiciones y forjas de acero al carbono

Grado de acero'(

Temperatura

de pre

calentamiento .

(#)

Consumibles de soldadura recomendados

JIS

ASTM

o

AISI/SAE

Solo para unirPara la unión con la fuerza

cerca de la base de metal

Blindado de

soldadura por

arco metálico

Soldadura

MAG

Soldadura

TIG

Blindado de

soldadura por

arco metálico

Soldadura

MAG

Soldadur

TIG

S30C,33C 1030 100min.LB−47

LB−26

MG−50

MG−1

MIX−50S

TG−S50LB−52

MG−50

MIX−50STG−S50

S35C 1035 100min. LB−62MG−60

MG−S63BTG−S62

S38C,40C,

43C

1038,1039

1040,1042

1043

150min. LB−62 MG−60

MG−S63B

TG−S62


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S45C,48C,

50C

1045,1046

1049200min. LB−106

MG−70

MG−S70TG−S80AM

S53C1050,

1053250min. LB−106

MG−70

MG−S70TG−S80AM

S55C 1055 250min. LB−116

MG−80

MG−S80 TG−S80AM

S58C1059,

1060300min. LB−116

MG−80

MG−S80TG−S80AM

SNCM220,

420

8615,8617

8620,8622200min. LB−116

MG−80

MG−S80TG−S80AM

SNCM431 － 300min. LB−116MG−80

MG−S80TG−S80AM

SNCM439,

447,6304340 350min. CM−A106 MG−S2CM TG−S2CM

SCM420 － 250min. CM−A106 MG−S2CM TG−S2CM

SCM430,

435

4130,

4137300min. CM−A106 MG−S2CM TG−S2CM

SCM440,

445

4140,4142

4145,4147350min. CM−A106 MG−S2CM TG−S2CM

SCM822 － 250min. CM−A106 MG−S2CM TG−S2CM

SF390A,

440A,490A

A105

A668 : B,C150min. LB−52

MG−50

MIX−50STG−S50

SC360,

410,450,480

SFVC−1,

2A,2B

A27

(Véase más

abajo para

A105,

A181,

A266)

100min. LB−52MG−50

MIX−50STG−S50

SF540A,

590A

A668 :

D,Fb200min. LB−62

MG−60

MG−S63BTG−S62

－ A181−60 100min. －－－ LB−47 MG−50 TG−S50


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A266−1 LB−26 MIX−50S

－

A105

A181−70

A266−2,4

100min. －－－ LB−52MG−50

MIX−50STG−S50

－

A266−3 100min. －－－ LB−57

MG−60

MG−S63B TG−S62

'(. &ompruebe con antecedencia si las propiedades mec)nicas del metal de relleno son aceptables para la aplicación.

7. Consejos para una mejor fabricación de soldadura

①

Aseg*rese de volver a secar antes de su uso los electrodos recubiertos para soldadura de

arco met)lico protegido.

②

La soldadura +A, produce una penetración profunda - por lo tanto el metal de soldadura

tiende a generar grietas en caliente afectando notablemente afectadas las composiciones

qu/micas del metal de base. 0or lo tanto se recomienda el uso de corrientes de soldadura

m)s bajas para obtener penetración poco profunda. 1jemplo 2 A o inferior para un

di)metro de alambre de ( mm.

③

Aunque la temperatura de precalentamiento debe ser variada seg*n la &eq. el espesor de

la chapa - el grado de restricción es m)s seguro utili4ar una temperatura de

precalentamiento superior para evitar el agrietamiento en fr/o.

5

1l postcalentamiento inmediato se ejecuta con el propósito de eliminación de hidrógeno.

6e debe hacer inmediatamente despu7s que la soldadura ha terminado a temperaturas

entre 3 ! 3" # durante 30 ~ 60 minutos, seguido de enfriamiento lento.

8

+ediante la ejecución de liberación de tensiones 96:; templado a una temperatura de


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A'ALB*B* EALF?GA5BCF

"no de los pasos a seguir en el análisis de falla es verificar si el acero indicado en el plano de faricaci%n es realmente lo indicado por elfaricante de la pieza, para salir de esta duda es necesario realizar este ensa!o. Disponemos de convenios con diferentes universidades delpaís para realizar fotografías de la estructura molecular del material, a continuaci%n presentamos un ejemplo realizado.

icroscopios para metalografía

La metalografía es la disciplina que estudia microsc%picamente las características estructurales de un metal o de una aleaci%n. *in duda, elmicroscopio es la #erramienta más importante del metalurgista tanto desde el punto de vista científico como desde el t&cnico. Es posile


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determinar el tama$o de grano, forma ! distriuci%n de varias fases e inclusiones que tienen gran efecto sore las propiedades mecánicas delmetal. La microestructura revelará el tratamiento mecánico ! t&rmico del metal !, ajo un conjunto de condiciones dadas, podrá predecirse sucomportamiento esperado.

La experiencia #a demostrado que el &xito en el estudio microsc%pico depende en muc#o del cuidado que se tenga para preparar la muestra.El microscopio más costoso no revelará la estructura de una muestra que #a!a sido preparada en forma deficiente. El procedimiento que sesigue en la preparaci%n de una muestra es comparativamente sencillo ! requiere de una t&cnica desarrollada s%lo despu&s de prácticaconstante. El 6ltimo ojetivo es otener una superficie plana, sin ra!aduras, semejante a un espejo. Las etapas necesarias para prepararadecuadamente una muestra metalografíca. 4ara esto se pens% en realizar una práctica en la cual pudi&ramos oservar una pieza cu!ascaracterísticas fueran conocidas ! así #acer la pruea de comproaci%n de los granos de la muestra en este caso fue un acero A8@: cu!oprocedimiento se explican a continuaci%n)

A!A"# $% &RA'#

El tama$o de grano tiene un notale efecto en las propiedades mecánicas del metal. Los efectos del crecimiento de grano provocados por eltratamiento t&rmico son fácilmente predeciles. La temperatura, los elementos aleantes ! el tiempo de impregnaci%n t&rmica afectan el tama$odel grano.

En metales, por lo general, es preferile un tama$o de grano peque$o que uno grande. Los metales de grano peque$o tienen ma!orresistencia a la tracci%n, ma!or dureza ! se distorsionan menos durante el temple, así como tami&n son menos susceptiles al agrietamiento.El grano fino es mejor para #erramientas ! dados. *in emargo, en los aceros el grano grueso incrementa la endureciilidad, la cual esdeseale a menudo para la carurizaci%n ! tami&n para el acero que se someterá a largos procesos de traajo en frío.odos los metales experimentan crecimiento de grano a altas temperaturas. *in emargo, existen algunos aceros que pueden alcanzartemperaturas relativamente altas +alrededor de ;22 5 o >;1 C- con mu! poco crecimiento de grano, pero conforme aumenta la temperatura,existe un rápido crecimiento de grano. Estos aceros se conocen como aceros de grano fino. En un mismo acero puede producirse una gamaamplia de tama$os de grano.

A*+F+A+,' $% #* A!A"#* $% &RA'#.

Existen diversos m&todos para determinar el tama$o de grano, como se ven en un microscopio. El m&todo que se explica aquí es el que utilizacon frecuencia los faricantes. El tama$o de grano se determina por medio de la cuenta de los granos en cada pulgada cuadrada ajo unaumento de 22H. La figura A es una carta que representa el tama$o real de los granos tal como aparece cuando se aumenta su tama$o22H. El tama$o de grano especificado es por lo general, el tama$o de grano austenítico. "n acero que se temple apropiadamente deeex#iir un grano fino.

Clasificaci%n del tama$o de grano


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*e muestra el diagrama de fases de la aleaci%n 5ierro Carono, que muestra en el eje vertical la temperatura ! en el eje #orizontal lacomposici%n química. En el extremo izquierdo se encuentra la composici%n 22I 5e ! 2I C ! en el extremo derec#o se encuentra lacomposici%n 22I C ! 2I 5e. En la figura se muestra solamente #asta


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etalografia de aceros estructurales A* A@: ! A* A


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distorsi%n es importante, puede ser que una secci%n transversal de la parte no muestre granos alargadosK 6nicamente una tajada paralela a ladirecci%n de laminado revelaría adecuadamente los granos alargados deido al laminado. Algunas veces se requiere más de una muestra."sualmente, una soldadura se examina por medio de una secci%n transversal.

Los materiales landos +de dureza menores a @< Gc- pueden seccionarse por aserrado, pero los materiales más duros deen cortarse con undisco agresivo. Las sierras de corte metal6rgico con #ojas arasivas ! flujo de refrigerante son las #erramientas que se usan para esteprop%sito. La muestra no dee sorecalentarse, no importa si es dura o landa. Las estructuras de grano pueden alterarse con una altatemperatura de corte.

La muestras peque$os o de forma incomoda deen montarse de alguita manera para facilitar el pulido intermedio ! final. Alamres, varillaspeque$os muestras de #oja metálica, secciones delgadas, etc. Deen montarse en un material adecuado o sujetarse rígidamente en una

monta mecánica. A menudo, se utiliza los plásticos termofijos conformándolos con calor ! presi%n alrededor de la muestra. La resina termo fijada que más seemplea para montar muestras es la aquelita.4ulido de la muestra.

Los granos ! otras características de los metales no pueden verse al menos que la muestra se desaste ! se pula para eliminar las ralladuras.*e utilizan diferentes m&todos de pulido tales como el electrolítico, el rotatorio o el de viraci%n.

El procedimiento más com6n consiste en desastar primero la superficie de la muestra en una lijadora de la anda ! luego a mano con papelarasivo de varios grados, desde el n6mero de partícula de 1/2 #asta de :22.

• 84ulido intermedio

La muestra se pule sore una serie de #ojas de esmeril o lija con arasivos más finos, sucesivamente.

El primer papel es generalmente no. , luego 92, 192, @92 ! finalmente /92. 4or lo general, las operaciones de pulido intermedio con lijas deesmeril se #acen en secoK sin emargo, en ciertos casos, como el de preparaci%n de materiales suaves, se puede usar un arasivo de carurode silicio. Comparado con el papel esmeril, el caruro de silicio tiene ma!or rapidez de remoci%n !, como su acaado es a ase de resina, sepuede utilizar con un luricante, el cual impide el sorecalentamiento de la muestra, minimiza el da$o cuando los metales son landos !tami&n proporciona una acci%n de enjuague para limpiar los productos removidos de la superficie de la muestra, de modo que le papel no seensucie.

• 84ulido fino

El tiempo utilizado ! el &xito del pulido fino dependen en muc#o del cuidado puesto durante los pasos de pulido previo. La 6ltima aproximaci%na una superficie plana lire de ralladuras se otiene mediante una rueda giratoria #6meda cuierta con un pa$o especial cargado conpartículas arasivas cuidadosamente seleccionadas en su tama$o. Existe gran posiilidad de arasivos para efectuar el 6ltimo pulido. En tantoque muc#os #arán un traajo satisfactorio parece #aer preferencia por la forma gama del %xido de aluminio para pulir materiales ferrosos ! delos asados en core, ! %xido de serio para pulir aluminio, magnesio ! sus aleaciones. Ftros arasivos para pulido final que se emplean amenudo son la pasta de diamante, %xido de cromo ! %xido de magnesio.

La selecci%n de un pa$o para pulir depende del material que va!a a pulirse ! el prop%sito del estudio metalográfico. *e pueden encontrarpa$os de lanilla o pelillo variale, desde aquellos que no tienen pelillo +como la seda- #asta aquellos de pelillo intermedio +como pa$o deanc#o, pa$o de illar ! lonilla- además de aquellos de pelillo profundo +como el terciopelo-. ami&n se pueden encontrar pa$os sint&ticos parapulir con fines de pulido general, de los cuales el gamal ! el micro pa$o son los que se utilizan más ampliamente. "na muestra pulida en formade cuadro mostrará 6nicamente las inclusiones no metálicasK además, estará lire de ralladuras.

AA"E "MBCF DE LA "E*GA

El prop%sito del ataque químico es #acer visiles las características estructurales del metal o aleaci%n. El proceso dee ser tal que quedenclaramente diferenciadas las partes de la micro estructura. Esto se logra mediante un reactivo apropiado que somete a la superficie pulida auna acci%n química. Los reactivos que se sutilizan consisten en ácidos orgánicos o inorgánicos ! el álcalis disueltos en alco#ol, agua u otrossolventes. En la tala que se muestra a continuaci%n se oservan los reactivos más comunes.

Las muestras pueden a#ora atacarse durante el tiempo necesario sumergi&ndolas oca aajo en una soluci%n contenida en una caja de 4etri.

"n m&todo opcional consiste en aplicar el reactivo con un gotero para ojos. *i el tiempo de ataque es demasiado corto, la muestra quedarásuatacada ! los límites de grano ! otras configuraciones se verán desvanecidos e indistintos cuando se oserven en el microscopio. *i eltiempo de ataque es demasiado largo, la muestra se sore atacará ! quedará mu! oscura, mostrando colores no usuales. El tiempo deataque dee controlarse mu! cuidadosamente.

La acci%n del ataque se detiene al colocar la muestra ajo una corriente de agua. Límpiese la muestra con alco#ol ! utilice una secadora depelo para terminar de secarla. Cuídese de no frotar la muestra pulida ! atacada con alguna tela o con los dedos, porque esto altera lacondici%n superficial del metal.

En esta práctica pudimos darnos cuenta de las características del acero que teníamos en la proeta, deido a que fue dise$ada para seranalizado mediante la metalografía4ara esto tuvimos que pulir la pieza a oservar este proceso de pulido se llevo a cao con papel de lija primero una lija /22 despu&s una :22 !posteriormente con un aparato para pulir CDNs esto ultimo para poder otener el acaado espejo necesario para realizar la prueaadecuadamente


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"na ves realizado el pulido de la pieza fuimos al laoratorio en donde pudimos aplicarle nital a las caras de la proeta para eliminar impurezasen la pieza una ves realizado esto procedimos a oservar la proeta en un microscopio con un aumento de 22x por cierto el máximo aumentoque se puede alcanzar con los microscopios del laoratorio pero que en este caso es suficiente para llevar a cao la practica.

Durante la oservaci%n nos pudimos dar cuenta que los granos de las caras de la muestra presentaan unos granos no mu! peque$os o finosque al oservar el tama$o de granos de la tala que se muestra en las paginas anteriores corresponde al tipo de grano de la figura numer% /,lo cual nos indica que es un acero al car%n que coincide con la muestra que llevamos !a que se trata de un fragmento de A8@: esto nos indicaque la pruea se realizo de la manera adecuada

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