CONSTRUCCIÓN DE PICAESCORIA

1.-PRESENTACION:

Como sabemos al añadir ciertos elementos en la aleación del acero se consigue mejorar algunas de sus propiedades, Obteniendo aleaciones específicas para determinadas aplicaciones industriales, como herramientas, Cuchillas, fijaciones, soportes, Sin embargo la diferencia de comportamiento entre los diversos aceros depende, no sólo de su composición química, sino también del tipo del tratamiento térmico a los que se les someta. Existen piezas que están sometidas a condiciones de trabajo que requieren propiedades específicas para soportar esfuerzos de choque, vibraciones y rozamiento superficial. Para soportar estas condiciones de trabajo, se requiere tenacidad elevada, resiliencia, y una gran dureza superficial.Por este motivo se realizan los tratamientos térmicos, que son procesos en los cuales mediante una sucesión de operaciones de calentamiento, sostenimiento y enfriamiento, se modifica la microestructura y la constitución de los metales y aleaciones sin variar su composición química.La finalidad de estos procesos es mejorar las propiedades mecánicas del material, especialmente la dureza, la resistencia, la tenacidad y la maquinabilidad.

En el presente informe detallaremos la forma de construcción de una herramienta muy usada por los soldadores como es el pica escoria, para ello pondremos en práctica todos los conocimientos adquiridos desde la forma de identificación del tipo de material, y los tratamientos térmicos de normalizado, temple y revenido.

2.- OBJETIVOS

Realizar la construcción de un picaescoria, con material y equipos disponibles en el taller de soldadura.

Aplicar Los tratamientos térmicos de normalizado, temple, revenido, para mejorar las propiedades mecánicas al pica escoria.

3.- FUNDAMENTACION TEORICA

PRUEBA A LA CHISPA:

La prueba de chispa puede ser un método confiable para clasificar los metales ferrosos, ya que una composición específica produce una chispa con características especificas. Cuando un metal es puesto contra piedra de esmeril, pequeños fragmentos se desprenden con dicha fricción, los cuales se vuelven incandescentes. La diferencia en el patrón de la corriente de la chispa puede identificar los metales.

FORJA:

La forja es un procedimiento de fabricación en el que la pieza generalmente caliente, se conforma por medio de esfuerzos de compresión.La Temperatura de forja depende del material. Conviene que la forma final se dé a las piezas con el mínimo caldeo posible ya que, si el calentamiento es demasiado prolongado o demasiado fuerte, la estructura del acero se hace grano grueso, quebradizo y poco resistente.

TRATAMIENTOS TÉRMICOS:

Los tratamientos térmicos son procesos técnicos que mediante el calentamiento, sostenimiento, y enfriamiento de los metales, producen cambios en sus propiedades mecánicas, es decir aumentan la resistencia a la tracción y la dureza, sin alterar su composición química.El proceso de tratamiento térmico se compone del calentamiento hasta una temperatura determinada, exposición a dicha temperatura y enfriamiento con velocidad dada. Al tratamiento térmico se someten las piezas brutas (forjadas, estampadas, etc.) las piezas de maquinas y las herramientas. El objetivo del tratamiento térmico de las piezas brutas consiste en mejorar su estructura y reducir la dureza, y de las piezas acabadas, en atribuirles las propiedades requeridas: dureza, resistencia, elasticidad, resistencia al desgaste, etc. El mejoramiento de las propiedades mecánicas ofrece la posibilidad de utilizar aleaciones de composiciones más simples y ampliar su utilización

CLASIFICACION DE LOS TRATAMIENTOS TÉRMICOS

Normalizado Temple Revenido Recocido

a) Normalizado:

El normalizado es un tratamiento térmico que mediante un calentamiento de por encima de la línea GSE en 30 – 50 °C. (fig. 01) Mantenimiento de de dicha temperatura hasta la austenizacion total y el siguiente enfriamiento al aire, transforma la austenita en constituyentes estables, quedando el acero con las propiedades típicas de su composición.La finalidad del normalizado es afinar la estructura y eliminar tensiones internas en piezas que han sufrido tratamientos defectuosos o bien que han sido mecanizados por forjado o laminado en frio o en caliente.La operación del normalizado sirve a menudo de preparación del acero para el temple

Fig. 01. Zona de temperaturas de calentamiento para diferentes tipos de normalizado y recocido

I.- Recocido completo

II.- Recocido incompleto

III.- Recocido por difusión

IV.- Recocido bajo

V.- Normalizado

b) Temple:

El temple es el tratamiento térmico que mediante el calentamiento, mantenimiento de la temperatura y enfriamiento adecuado, permite transformar la austenita en martensita.El temple consiste en el calentamiento del acero hasta unas temperaturas que en 30 – 50 °C exceden de los puntos críticos AC3 para el acero hipoeutectoide (Fig. 02) con exposición a temperatura dada para lograr su total transformación en ausentita y se la enfría después rápidamente en diferentes líquidos (agua, aceite, soluciones de sales, etc). Durante el enfriamiento rápido la austenita se convierte en martensita. Para el temple de aceros al carbono se recomienda el agua a temperatura de 18°C. y para aceros hipereutectoide el calentamiento entre 30- 50 °C por encima de la línea AC1. En este caso en el acero se conserva la cementita tanto durante el calentamiento como el enfriamiento, lo que contribuye a la elevación de la dureza, dado que la dureza de la cementita es mayor que la de la martensita.La finalidad del temple es aumentar la resistencia a la tracción, la dureza y la elasticidad de los aceros, a expensas de disminuir su plasticidad, tenacidad ( la pieza se hace más frágil) y el alargamiento.

c) Revenido

El revenido es un tratamiento térmico que tiene como finalidad mejorar las características de las piezas templadas, eliminando la fragilidad y las tensiones producidas por el temple.En el proceso de revenido se calienta las piezas templadas a un temperatura inferior a la crítica y después se enfrían normalmente al aire libre hasta alcanzar la temperatura ambiente.El revenido permite realizar cambios en la martensita y la austenita residual de los aceros templados. En función del valor de la temperatura y del tiempo que se

Fig 02.- Intervalo de temperatura para el temple y revenido del acero

I.- Temple completo

II.- Temple incompleto

III.- Revenido en alta temperatura.

mantenga el proceso, la martensita y el resto de la austenita se transforman en constituyentes más estables.

4.-PROCESO DE EJECUCIÓN:

Paso 01: Identificación del acero: la identificación del tipo de acero es muy importante ya que solo es posible realizar el tratamiento térmico de temple a los aceros con más de 0.45 % de Carbono.

a) Realizar el ensayo a la chispa:

Esta operación consiste en acercar el material a identificar a una muela de esmeril.

b) Asociar la forma de las chispas desprendidas con los diferentes tipos de acero :

Esta operación consiste en comparar la forma, color, longitud y actividad de las chispas que se relacionan con el material que se está probando, para luego proceder a comparar con una tabla de identificación de aceros (prueba de chispas)

Por la forma de muchas líneas del transportador de color amarillo, con explosiones brillantes y abundantes en forma de estrella concluimos que el material ensayado se trata de un Acero al alto carbono.( 0.45 a 0.9% C)

Paso 02: Forjado del pica escoria:

a) Determinar la temperatura de Forja:

Esta operación consiste en conocer a que temperatura realizaremos el calentamiento de nuestro material, como sabemos que se trata de un acero de alto carbono aproximadamente un 0.7% C. interpolamos en la tabla de temperatura de forja de aceros no aleados.

Vemos que la temperatura esta por el

Rango de 1010 aprox. Comparando con la tabla de colores de forjado, vemos que el color se aproxima a un color amarillo- naranja.

b) Calentamiento del material a la temperatura de forja: Esta operación consiste en preparar el equipo oxiacetilénico para proceder a calentar nuestro material a una temperatura aprox. De 1010 °C hasta q tenga un color amarillo- naranja.

c) Martillar el material en Yunque:

Una vez realizado el calentamiento del material a forjar, procedemos de la siguiente manera; con ayuda de una tenaza sujetamos nuestro material y la colocamos sobre un yunque y con la ayuda de un martillo procedemos a dar forma al picaescoria. Repetir la operación hasta tres veces, hasta lograr la forma necesaria del pica escoria

Observación: procurar no calentar el material por más de tres veces ya que podemos llegar a una fatiga térmica.

Paso 03: Tratamiento térmico: Determinar la temperatura de Normalizado: Esta operación consiste en interpolar de acuerdo al contenido de C. del material en nuestro caso de 0.7%C le corresponde una temperatura aprox de 830 °C (color rojo claro) que es la temperatura de normalizado para nuestro material.

a) Calentamiento, sostenimiento y enfriamiento al aire: Esta operación consiste en calentar lentamente el material hasta la temperatura aprox. De 830°C, sostener a esta temperatura por un determinado tiempo aprox 6 a 8 min. Y luego enfriar al aire libre , Con esto logramos que la estructura del acero sea normal ya que eliminamos las tensiones internas producidas por la forja.

c) Determinar la temperatura de Temple: Esta operación consiste en interpolar de acuerdo al contenido de C. del material en nuestro caso de 0.7%C le corresponde una temperatura aprox de 840 °C ( color rojo Claro) que es la temperatura de Temple para nuestro material

d) Calentamiento, sostenimiento y enfriamiento rápido al agua: Esta operación consiste en calentar lentamente el material hasta la temperatura aprox. De 840°C, sostener a esta temperatura por un determinado tiempo aprox 6 a 8 min. Y luego sumergir rápidamente al agua, agitando para evitar que el vapor producido haga de aislante y retrase el enfriamiento,

Con esto logramos que la estructura austenitica del acero se transforme en martensita, proceder de la misma manera en ambos lados de la pieza.

Observación: antes de realizar el temple esmerilar el material para dar la forma correspondiente (sin afilar) y para eliminar el oxido formado por la alta temperatura del material, al ser sometido al tratamiento térmico de normalizado y estar expuesto al aire.

e) Determinar la temperatura de Revenido: Esta operación consiste en conocer la temperatura aproximada de un temple de baja temperatura que está entre 150 a 300 °C y de acuerdo a la tabla de colores de revenido le corresponde un color violeta.

f) Calentamiento a temperatura de revenido y enfriamiento al aire: Esta operación consiste en calentar la punta de la pieza con una llama neutra suave hasta que la punta se torne en un color violeta brillante y luego dejar enfriar al aire, repetir la operación en el otro extremo.

Paso 04: Prueba de los filos del pica escoria:

a) Afilado de puntas: Esta operación consiste en Afilar las puntas de la pieza tratada térmicamente, el filo del lado del cincel y de punta deben tener un ángulo de 60 °.

b) Golpear material de acero dulce con puntas de la pieza tratada térmicamente: esta operación consiste en verificar que los filos de la pieza tratada térmicamente no se vean perjudicadas por el golpeteo a un material de acero dulce, comprobando de esta manera la resistencia a la dureza que ha adquirido la pieza que formara la parte importante del picaescoria.

5.-CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:

Se comprobó la dureza adquirida de la pieza tratada térmicamente comprobando que sus filos están en buenas condiciones.

Con el ensayo a la chispa determinamos que el material a trabajar es un acero de alto carbono que está en el orden de 0.45 a 0.90 % de C.

Para las interpolaciones de las temperaturas de normalizado y temple se asumió un porcentaje de carbono promedio de 0.7% de C.

6.- BIBLIOGRAFIA:

Manual de Inspección y Reacondicionamiento de piezas Tecsup Tecnología de los metales GTZ. Hans appold Tecnología de los metales A. Kucher.