UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITECNICA

“ANTONIO JOSE DE SUCRE”

VICE-RECTORADO PUERTO ORDAZ

DEPARTAMENTO DE METALURGIA

ANALISIS DE FALLA

HERRAMIENTAS DE ANALISIS

HERRAMIENTAS DEL ANALISIS

MACROFRACTOGRAFICO

ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS INSPECCION VISUAL

PT: LIQUIDOS PENETRANTES (PENETRANT TESTING)

UT: ULTRASONIDO (ULTRASONIC TESTING)

RAYOS X.

ENSAYOS DESTRUCTIVOS

TRACCION

IMPACTO

DUREZA

DESGASTE

ANALISIS QUIMICO

SELECCIÓN AREA DE ENSAYO

¿CUANTAS

MUESTRAS?

¿CUANTO

CUESTA EL

ENSAYO?

¿CUANTO

TIEMPO PARA

EL RESULTADO?

FALLA

ZONA MAS

ALEJADA

TRACCION

IMPACTO

DUREZA

QUIMICO

METALOGRAFIA

0,61

Resolución (d) =

Sen

Donde : : Longitud de la onda

incidente

: índice de refracción

: semi - ángulo de los

lentes

La resolución es la capacidad de visualizar la distancia “d” que separa dos

puntos cercanos entre si. :

Inspección visual La resolución del ojo humano es de aproximadamente

0,2 mm. Eso implica que utilizando luz visible a

simple vista se puede tener detalles con una

resolución de 0,2 mm de un material. Esta evaluación

conocida como Inspección Visual, puede

proporcionar información sobre los materiales de

utilidad ingenieril. Por ejemplo información sobre:

brillo, opacidad, rugosidad, forma y tamaño.

INSPECCION

VISUAL

OJO HUMANO

LUPAS

BUENA ILUMINACION

EQUIPO DE MEDICION (CINTAS METRICAS,

CALIBRADORES, GALGAS)

Al usar luz visible,

con una lupa, la

resolución puede

disminuir hasta d

0,02nm (10 X) y

con el uso de un

microscopio

óptico se puede

incrementar la

resolución hasta d

170 nm ( 1000

X).

d 0,2 a 0,02 mm .

Evaluación con lupa

estereoscópica

DETERMINAR

LONGITUD DE LA

MUESTRA

SELECCIONAR ZONA

MAS ALEJADA Y/O

CERCANA

PARA ENSAYOS

DESTRUCTIVOS

ENSAYO DE LIQUIDOS

PENETRANTES

ASTM E-165

AWS, SECCION 6, PARTE C,D

ASME (sección V)

LIQUIDOS PENETRANTES

METODO PARA LOCALIZAR Y

DETECTAR DISCONTINUIDADES

SUPERFICIALES. PRUEBA

CONFIABLE, RAPIDA Y FACIL DE

APLICAR A UNA GRAN VARIEDAD

DE MATERIALES

OBJETO: DETECTAR

GRIETAS,

POROSIDADES

TRASLAPES.

COSTURAS Y OTRAS

DISCONTINUIDADES

SUPERFICIALES

FUNCIONA A TRAVES DEL PRINCIPIO

DE ACCION CAPILAR, LA QUE ORIGINA

QUE UN LIQUIDO ASCIENDA O

DESCIENDA A TRAVES DE DOS

PAREDES CERCANAS ENTRE SI.

TAMBIEN SE BASA EN PRINCIPIO DE

COHESION, VISCOSIDAD, ADHERENCIA

TENSION SUPERFICIAL

-REMOVIBLES CON SOLVENTES

-REMOVIBLES CON AGUA

-POSEMULSIFICANTES

VISIBLES

-REMOVIBLES CON SOLVENTES

-REMOVIBLES CON AGUA

-POSEMULSIFICANTES

FLUORESCENTES

FACTORES A

CONSIDERAR

-LIMPIEZA EXHAUSTIVA

-BUENA ILUMINACION

-DEFECTOS VISUALES DEL OBSERVADOR

-TIEMPO DE ACCION DE LOS LIQUIDOS

-UBICACIÓN DE LAS INDICACIONES

-LIMPIEZA FINAL

-NORMAS DE ACEPTACION

PROCESO

PREPARACION DE LA SUPERFICIE

APLICACIÓN DEL PENETRANTE

REMOCION DEL EXCESO DE PENETRANTE

APLICACIÓN DEL REVELADOR

INSPECCION

LIMPIEZA FINAL

ENSAYO DE

ULTRASONIDO

ASTM E 114, E127, E164

AWS: SECCION 6, PARTE C, D Y F

ASME: SECCION V

ULTRASONIDO METODO UTILIZADO PARA

DETERMINAR CARACTERISTICAS

INTERNAS DE UN MATERIAL.

OBJETO: DETECTAR

GRIETAS,

POROSIDADES

Y OTRAS

DISCONTINUIDADES

INTERNAS EN UNA

GRAN DIVERSIDAD

DE MATERIALES

FUNCIONA MEDIANTE LA

PROPAGACION DE ONDAS

ACUSTICAS DE NATURALEZA

MECANICA, LAS CUALES SON

INTRODUCIDAS EN FORMA DE

VIBRACIONES EN UN MATERIAL DE

ENSAYO, A TRAVES DE UN

PALPADOR QUE CONTIENE UN

CRISTAL PIEZOELECTRICO DONDE

SE TRANSFORMA LA ENERGIA

ELECTRICA EN MECANICA Y

VICEVERSA.

PROCESO

ONDAS ACUSTICAS (ULTRASONICAS) 20 kHz < f< 25 MHz

PROPAGACION DEL SONIDO A

TRAVES DEL MATERIAL ONDAS

-INCIDENCIA NORMAL

-INCIDENCIA PERPENDICULAR

-INCIDENCIA TRANSVERSAL

REFLEXION

REFRACCION

DISPERSION

SEÑAL EN LA PANTALLA

FACTORES A

CONSIDERAR

-REQUIERE DE PERSONAL ALTAMENTE CALIFICADO

Y CON MUCHO ENTRENAMIENTO.

-USO DE ACOPLANTE (EN SUPERFICIES MUY RUGOSAS

CAUSA PROBLEMAS)

-REGISTROS

-GRAN PODER PRECISION, SENSIBLE, Y DETECTA

DEFECTOS A GRANDES ESPESORES

ENSAYO RAYOS X

ASTM E 155, E94, E142

AWS, SECCION 6, PARTE E

FACTORES A

CONSIDERAR

-ACCESO AL AREA DE ENSAYO

-OPERADOR CALIFICADO

-RIESGO DEL ENSAYO

-INTENSIDAD RADIACION

-PODER PENETRACION

RADIOGRAFIA INDUSTRIAL: UTILIZAN RAYOS X O RAYOS

INTERACCION ENERGIA-PIEZA

ENSAYO DE TRACCION

ASTM E8

ALCANCE

PRINCIPIO FISICO:

SE APLICA UNA CARGA UNIDIRECCIONAL, CONSTANTE AL

MATERIAL, LA CUAL ACTUA A LO LARGO DE LA ZONA CALIBRADA,

PRODUCIENDO MOVIMIENTOS A NIVEL ATOMICO, QUE VAN

GENERANDO PROGRESIVAMENTE DEFORMACIONES

PERMANENTES EN LA PIEZA, HASTA LLEGAR A LA ROTURA DE LA

MISMA

EVALUAR LAS PROPIEDADES MECANICAS,

RELACIONADAS CON ESFUERZO DE FLUENCIA,

ROTURA Y ELONGACION DE UN MATERIAL

DETERMINADO.

EQUIPO

MAQUINA

UNIVERSAL DE

ENSAYOS DE 200 t

ZONA CALIBRADA

SIN CARGA DEFORMADO

FRACTURA FRAGIL

FRACTURA DUCTIL

SUPERFICIE PLANA, ZONAS

BRILLANTES

MECANISMO DE FRACTURA FRAGIL

ENSAYO DE IMPACTO

ASTM E23

ALCANCE: MIDE LA ENERGIA NECESARIA PARA ROMPER UNA BARRA CON MUESCA PATRON, POR UNA CARGA, BAJO UN IMPULSO, Y POR LO TANTO ES UN INDICIO DE LA TENACIDAD EN PRESENCIA DE MUESCAS, DE UN MATERIAL SOMETIDO A CARGAS DE CHOQUE

PRINCIPIO: CONOCIENDO LA MASA DEL

PENDULO Y LA DIFERENCIA ENTRE LA

ALTURA INICIAL Y FINAL, SE PUEDE

CALCULAR LA ENERGIA QUE SE ABSORBE

EN LA FRACTURA.

ENSAYO DE IMPACTO

ASTM E23

ENSAYO DE DUREZA

ALCANCE: MIDE LA RESISTENCIA DE UN MATERIAL A LA PENETRACION

DE UN PUNZON O DE UNA CUCHILLA

CONOCIENDO LA CARGA

APLICADA Y EL AREA DE LA

SECCION TRANSVERSAL O

PROFUNDIDAD DE IMPRESIÓN,

SE DETERMINA UN VALOR DE

DUREZA.

MICROSCOPIA OPTICA

ATAQUE

CORTE

DESBASTE

FINO

PULIDO

EMBUTIDO

DESBASTE

GRUESO

CUPON DE

ENSAYO

Metalografía: Ciencia que trata con la constitución y estructura de metales y aleaciones tal como es revelada por herramientas tales como magnificación de bajo poder, microscopio óptico, microscopio electrónico y técnica de difracción de rayos X .

Macroestructura: la estructura de un metal que se revela por examen macroscópica de la superficie atacada de una muestra pulida.

Microestructura: la estructura de un metal se revela por estudio microscópico de la superficie atacada de una muestra pulida.

FOTOMICROGRAFIA

ATAQUE PREFERENTE

DEL METAL BASE

ADYACENTE AL

CORDON DE

SOLDADURA

(AMPLIACION 50X)

CORROSION GALVANICA

PROBABLE DIFERENCIAS

ENTRE METAL BASE Y

METAL DE APORTE

FOTOMICROGRAFIA

ATAQUE PREFERENTE

AL

CORDON DE

SOLDADURA

(AMPLIACION 7,5X)

CORROSION GALVANICA

PERDIDA DE METAL EN EL

CORDON DE SOLDADURA

MICROSCOPIA OPTICA

DETERMINACION DE FASES

Resolución: habilidad para resolver detalles.

Magnificación: tamaño de un aspecto sobre la imagen dividido por el tamaño del mismo aspecto en la muestra real actual siendo estudiada.

Profundidad de campo: distancia a lo largo del eje óptico sobre el cual detalles del objeto pueden ser observados con buena exactitud.

ASPECTOS DE LA TECNICA DE

MICROSCOPIA OPTICA

HERRAMIENTAS DEL ANALISIS

MICROFRACTOGRAFICO

ENSAYOS DESTRUCTIVOS

MICROSCOPIO ELECTRONICO DE BARRIDO: M.E.B

MICROSCOPIO ELECTRONICO DE TRANSMISION: M.E.T

MEB: Un cañón de electrones con un filamento que actúa como emisor. Un sistema de lentes electromagnéticas encargado de focalizar y reducir a un diámetro muy pequeño el haz de electrones producido por el filamento. Un sistema de barrido que hace recorrer el haz de electrones ya focalizado por la superficie de la muestra. Uno o varios sistemas de detección que permiten captar el resultado de la interacción del haz de electrones con la muestra y transformarlo en una señal eléctrica. Una salida conectada a una o varias bombas que producen el vacío necesario para que el conjunto funcione adecuadamente. diversos sistemas que permiten observar las señales eléctricas procedentes de los detectores, en forma de imágenes en un monitor de TV, fotografía, espectro de elementos, etc .

Interacción del haz de electrones con la materia

diferentes señales información acerca de la zona de

interacción de dicho haz con los átomos:

e1. electrones retrodispersados e-

del haz primario que rebotan en la muestra. Nos proporcionan información acerca del número atómico medio de la zona bombardeada. e2.electrones secundarios. Son e_

arrancados a los átomos de la muestra por la acción del bombardeo de electrones del haz primario. Nos proporcionan información acerca de la topografía superficial. Es la señal con la que comúnmente obtenemos una imagen de la muestra.

Emisión de rayos X Un electrón 1 del haz primario choca con un electrón 2 de una capa

interna del átomo y expulsa a éste de dicho átomo. El átomo queda entonces en un estado excitado ya que el electrón 2 deja una vacante en el nivel energético del que procede.

El átomo, para volver a su estado fundamental, de mínima energía, desplaza un electrón 3 de un orbital más energético a la vacante dejada por el electrón 2. Para que tenga lugar este proceso, el electrón 3 se tiene que liberar de una cierta cantidad de energía, igual a la diferencia de los dos niveles energéticos involucrados en el proceso. Esta energía la libera en forma de rayos X (RX).

La vacante dejada por el electrón 3 será posteriormente ocupada por otro electrón de otro nivel más energético, produciéndose otro fotón de RX, y así sucesivamente.

El electrón 2 arrancado del átomo es lo que se denominó anteriormente: electrón secundario y el electrón 1 que procede del haz primario, es electrón retrodispersado

ASPECTOS DEL

MICROSCOPIO ELECTRONICO DE BARRIDO

PERMITE OBSERVACION DIRECTA DE LAS FRACTURAS

PERMITE OBSERVACION DIRECTA DE LAS MUESTRAS,

SIN EMBARGO ES CONVENIENTE HACER UN RECUBRIMIENTO

POR EVAPORACION CON ALGUN METAL PESADO O CON

ORO, PARA AUMENTAR EL CONTRASTE DE LA IMAGEN.

TECNICA VERSATIL Y FACILIDAD DE OPERACION

TOPOGRAFIA DIFICULTOSA EN FRACTURAS

DIFERENCIAS LOCALES EN ESPESOR O DENSIDAD,

PROPORCIONAN CONTRASTE ADECUADO.

MICROHOYUELOS:

INIDICIOS DE DEFORMACION

PLASTICA

PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO

MICROSCOPIO ELECTRONICO DE BARRIDO

MODO TIPO DE SEÑAL INFORMACION

REFLECTIVO ELECTRONES

REFLEJADOS

COMPOSICIONAL

CRISTALOGRAFICA

EMISIVO ELECTRONES

SECUNDARIOS

EMITIDOS

TOPOGRAFICA, CAMPOS

MAGNETICOS Y

ELECTRICOS

LUMINISCENTES FOTONES COMPOSICIONAL

ABSORBENTE ELECTRONES

ABSORBIDOS

TOPOGRAFICA

RAYOS X FOTONES RAYOS X COMPOSICIONAL

AUGER ELECTRONES AUGER COMPOSICIONAL

MET FILAMENTO DE EMISION DE ELECTRONES

CONDENSADORES

LENTES OBJETIVOS

LENTES INTERMEDIOS

TRANSMISION DE LA IMAGEN

MUESTRA

ASPECTOS DEL

MICROSCOPIO ELECTRONICO DE TRANSMISION

EN FRACTOGRAFIA EL LIMITE SUPERIOR DE AMPLIFICACION

UTIL ESTA ALREDEDOR DE 30.000 AUMENTOS

LAS MUESTRAS DEBEN SER SUFICIENTEMENTE PEQUEÑAS

PARA PODER INTRODUCIRSE DENTRO DE LA CAMARA DE

ESPECIMENES DEL APARATO.

PARA OBSERVACION DE FRACTURAS, HAY QUE UTILIZAR

REPLICAS:

-DE CARBONO DE PASO SIMPLE

-DE CARBONO-METAL DE DOBLE PASO

TIPO DE IMÁGENES OBTENIDAS

MET

ESTRIACIONES

DE

FATIGA

TIPO DE IMÁGENES OBTENIDAS

MET

CARACTERISTICAS OBTENIDAS

DE LAS TECNICAS MEB Y MET

DIMPLES: EVIDENCIAS SEVERAS DE DEFORMACION PLASTICA

FORMACION Y COALESCENCIA DE MICROHUECOS

INCLUSIONES: PARTICULAS DE SEGUNDA FASE: SiO2, Al2O3, MnO, FeS

ENDOGENAS : CAMBIO DE SOLUBILIDAD,

TEMPERATURA CONCENTRACION

EXOGENAS : ESCORIAS

¿QUE

TECNICA

DEBO

APLICAR MEB

O MET?

MEB: A ALTAS MAGNIFICACIONES SE PUEDE CARACTERIZAR LA

FRACTURA, IDENTIFICA FASES, REALIZA ANALISIS

COMPOSICIONAL

MET: ALTAS MAGNIFICACIONES, SE IDENTIFICA FRACTURAS

TRANSGRANULARES E INTERGRANULARES PERO SE

NECESITA PREPARACION DE MUESTRA POR REPLICAS