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LABORATORIO DE CIENCIA DE MATERIALES I LABORATORIO DE ENSAYOS NO

DESTRUCTIVOSDepartamento de Ciencias e

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1. OBJETIVOS Conocer los principios físicos básicos de los ensayos no destructivos Diferenciar los distintos tipos de ensayos no destructivos Diferenciar las etapas a seguir en los distintos ensayos no destructivos Conocer los equipos que se emplean en ensayos no destructivos Detectar discontinuidades superficiales e internas en los materiales Poder medir el espesor de materiales

2. HERRAMIENTAS Y EQUIPOS Juego de tintes penetrantes Equipo de ensayo de partículas magnéticas. Partículas de hierro. Equipo de ultrasonido digital marca OLYMPUS modelo EPOCH XT

3. MATERIALES DE ENSAYO Ejes Alabes Planchas soldadas Piezas fundidas. Piezas cerámicas

4. FUNDAMENTO TEORICO

Ensayos no destructivos.- Son aquellos que se realizan sin necesidad de someter al elemento de análisis a su destrucción o alteración en su forma o condición original.Son una herramienta indispensable en la industria, para inspección y control de los materiales.Además, estos métodos de ensayo permiten una vigilancia de los sistemas a lo largo del servicio, contribuyendo a asegurar su calidad funcional además de colaborar en la prevención de accidentes.

Por lo tanto en un ensayo no destructivo una vez realizado, el material objeto de estudio debe conservar las mismas propiedades físico-químicas que poseía antes del ensayo. Estas técnicas se suelen utilizar cuando el material está desarrollando su función por lo que los dispositivos empleados para estos ensayos suelen tener unas características comunes: ser portátiles, autónomos además de simplicidad en el manejo.

4.1 Tintes penetrantes.- Es un método de END utilizado para detectar discontinuidades que se encuentran en la superficie de un sólido o un material no poroso. Estos líquidos actúan por el principio de capilaridad, pudiendo difundirse por grietas superficiales de muy pequeño tamaño (0.1 a 0.4 μm).Se utiliza extensivamente para inspeccionar materiales férreos, no férreos, productos de fundición cerámicas, etc.

La inspección por LP es muy sencilla de ejecutar, hay pocas limitaciones debidas al material y su geometría, además de ser un método de bajo costo. El equipo es muy simple y puede ser utilizado en muchas etapas del proceso productivo. No se necesita un entrenamiento especializado para que una



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persona pueda desarrollar esta técnica. La mayor limitación de esta técnica se encuentra en que solo puede detectar grietas superficiales. Otro factor que puede inhibir la efectividad de este ensayo es la rugosidad del material. Piezas extremadamente porosas pueden producir falsas indicaciones.

4.1.1 Principios Físicos.

La inspección por Líquidos Penetrantes depende principalmente de la habilidad del líquido Penetrante para mojar efectivamente la superficie de un sólido o material: fluyendo sobre la superficie para formar una película uniforme, continua y migrar dentro de las cavidades que están abiertas a la superficie. Estos defectos suelen ser muy pequeños y a menudo no son perceptibles en una inspección visual. La habilidad para que un líquido fluya sobre una superficie y entre en las cavidades depende principalmente de:

Limpieza de la superficie Configuración y geometría del defecto Tensión superficial del líquido Habilidad del líquido para mojar la superficie.

4.1.2 Etapas del ensayo por Líquidos Penetrantes

Nos centraremos en el desarrollo del ensayo mediante Líquidos Penetrantes que pueden ser eliminados mediante agua.

Etapa A.- Limpieza y preparación previas de la superficie Etapa B.- Aplicación del Líquido Penetrante Etapa C.- Eliminación de la superficie del Líquido Penetrante. Etapa D.- Aplicación del Revelador. Etapa E.- Inspección Visual.

Figura1 Etapas del ensayo por Líquidos Penetrantes



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4.2 Partículas Magnéticas

El Ensayo por Partículas Magnéticas se basa en el empleo de campos magnéticos y de partículas magnéticas para la detección de grietas superficiales o subsuperficiales en metales ferromagnéticos.

Las limitaciones se encuentran en que el material debe ser ferromagnético y la dirección del campo magnético que se aplica debe ser perpendicular al defecto o discontinuidad, para ser detectado. Otras limitaciones se encuentran en materiales con recubrimientos orgánicos (pinturas) o recubrimientos no ferromagnéticos.

4.2.1 Fundamento del Ensayo por Partículas Magnéticas. El ensayo por partículas magnéticas permite detectar discontinuidades e impurezas superficiales, tales como inclusiones no metálicas en materiales ferromagnéticos. El fenómeno físico en el que se fundamenta este ensayo es el siguiente:Supongamos que una pieza de acero al carbono (material ferromagnético), se somete a la acción de un campo magnético cuyas líneas de fuerza están orientadas según la flecha. Si existe una discontinuidad en la superficie de la pieza cuyo plano sea perpendicular a las líneas de fuerza, estas líneas de fuerza tenderán a salvarla como un obstáculo. Esto se traduce en una distorsión de las líneas de fuerza tal como indica en la figura 13, en la que vemos cómo las líneas que están más próximas a la superficie se ven obligadas a salir al exterior formando lo que llamaremos un "campo de fuga".

Figura2.Distribución de las líneas de campo en un material ferromagnético

Figura3.Campo de Fuga creado por discontinuidades en la pieza.

Si ahora extendemos sobre la superficie de la pieza partículas finas de un material



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ferromagnético, tenderán a acumularse en los campos de fuga para facilitar el paso de las líneas defuerza. Si el plano de la discontinuidad es paralelo a las líneas de fuerza, no hay distorsión del campo y no se formarán indicaciones.

. La consecuencia directa de estos fenómenos es que las partículas actúan como detectores del campo de fuga, cuya imagen aparece en la superficie de la pieza, y que se corresponde exactamente con la trayectoria superficial de la discontinuidad.

4.2.2 Etapas del ensayo por Partículas Magnéticas.

El ensayo consta básicamente de cuatro etapas:

1. Preparación y limpieza de la superficie1. Magnetización de la pieza en dos direcciones aproximadamente perpendiculares. 2. Aplicación de las partículas magnéticas. 3. Observación y anotación de la presencia de indicaciones. 4. Desmagnetización de la pieza.

4.3 Ensayo por ultrasonido

El sonido es producido por un cuerpo en vibración, siendo el mismo resultado de la vibración mecánica de partículas en posición de equilibrio. Estas partículas no atraviesan, cuando salen de la fuente de sonido, el material sometido a prueba. Es la energía producida, la cual hace vibrar las partículas y que se mueve progresivamente a través del medio. Después que un tambor ha sido golpeado, las vibraciones son transferidas o impartidas al aire que lo envuelve o rodea. El aire lleva consigo energía que puede ser escuchada. La capacidad auditiva humana tiene un rango de frecuencia desde 20 Hz hasta aproximadamente 20 KHz.

Las frecuencias sobre este rango se denominan como ultrasónicas. Desde que el oído humano no puede detectar esta frecuencia de energía, esta es



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transformada electrónicamente y observada con un aparato electrónico, usualmente una pantalla.

4.3.1 Fundamento Teórico

Hay cuatro formas de vibración. Son las ondas longitudinales, transversales, superficiales y tipo placa.

Las dos últimas son usualmente consideradas como variaciones de la misma forma de onda.

4.3.2 Transductores

Es por intermedio del transductor que la energía eléctrica es convertida en ondas ultrasónicas y viceversa. Los transductores ultrasónicos utilizados en la prueba del material operan por medio de un efecto piezoeléctrico.

- Transductores rectos. Emiten ondas longitudinales- Transductores angulares. Emiten ondas transversales.- Emisores -receptores

5. Procedimientos de ensayo

5.1 Tintes penetrantes

- Observar atentamente la demostración realizada por el profesor, en la cual se realizará el procedimiento del ensayo.

- Realizar el trabajo en los elementos o componentes entregados- Obtener resultados y llenar datos adjuntos


- Observar atentamente la demostración realizada por el profesor, en la cual se realizará el procedimiento del ensayo.

- Realizar el trabajo en los elementos o componentes entregados- Obtener resultados y llenar datos adjuntos

5.3 Ultrasonido

- Observar atentamente la demostración realizada por el profesor, en la cual va a dar el procedimiento de trabajo a emplear.

- Realizar la calibración del equipo. - Realizar el trabajo en las muestras entregadas- Obtener resultados y llenar datos adjuntos



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6. Resultados obtenidos

6.1 Tintes Penetrantes

Descripción del elemento a inspeccionar

Procedimiento de trabajo

Características de los líquidos empleados:

- Limpieza

- Penetrante

- Revelador



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Resultados obtenidos


Descripción del elemento a analizar

Descripción del proceso empleado

Características de los polvos aplicados

Amperaje utilizado



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Resultados obtenidos

6.3 Ultrasonido

Descripción del elemento a inspeccionar

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Mediciones con palpador E / R

MATERIAL: FRECUENCIA: PATRON UTILIZADO

SENSOR TIPO:

VELOCIDAD INICIAL DE CALIBRACION

RETARDO DE PALPADOR :

PROBETA



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ESPESORES DE CALIBRACION MEDICION DE ESPESORES

ESPESOR A MATERIAL MEDICION

ESPESOR B

VELOCIDAD FINAL DE CALIBRACION

RETARDO DE PALPADOR FINAL:

7. Observaciones

8. Conclusiones

9. Test de comprobación



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1. Qué tipo de discontinuidades se pueden detectar por el método de ultrasonido?

2. En qué caso sería útil el uso de un palpador angular?

3. Grafique como se puede determinar la profundidad de una discontinuidad

4. Se puede realizar el ensayo de ultrasonido en un componente de madera?. Indique por que

5. La capacidad de un líquido penetrante para entrar en la discontinuidad se relaciona principalmente con:A. La viscosidad del penetrante.B. La capilaridad.C. La inercia química del penetrante.D. La gravedad específica del penetrante.E. Todo lo anterior.

6. El ensayo por líquidos penetrantes es una prueba no destructiva y se puede utilizar para:A. Evaluación y la localización de todos los tipos de discontinuidades en una muestra de ensayo.B. La determinación de la localización y la determinación de la longitud, anchura, y profundidad de discontinuidades en una muestra de ensayo.C. La determinación de la resistencia a la tracción de la muestra de ensayoD. Localizar discontinuidades abiertas a la superficieE. A, B y D.



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7¿Cuál de los siguientes no es una característica que se aplica a las pruebas de líquidos penetrantes?A. Este método puede medir con precisión la profundidad de una grieta o discontinuidadB. Este método puede ser utilizado para las pruebas en el lugar de piezas grandes.C. Este método puede ser usado para encontrar discontinuidades superficiales poco profundas.D. Este método puede ser más o menos sensible mediante el uso de diferentes materiales penetrantes.

8. En la prueba de líquidos penetrantes indicaciones dispersas redondas en la superficie de la pieza podría ser indicativo de:a. grietas de fatiga.b. porosidadc. fisuras de soldadura.d. fisuras de rectificado.e. grietas de tratamientos térmicos.

9. ¿Cuál de los materiales siguientes no se pueden probar mediante técnicas de partículas magnéticas?a. aceros de alta aleación.b. aceros para herramientas.c. Las aleaciones de cobred. Aceros inoxidables ferríticos.e. c y d

10. los materiales que están fuertemente atraídos por un imán se llaman:a. magnéticos.b. no magnéticos.c. ferromagnéticos.d. paramagnéticos.

11. Líneas de fuerza magnética (campos magnéticos) están orientados en qué dirección en relación a la dirección de la corriente de magnetización?a. paralelob. En ángulo rectoc. en un ángulo de 45 °.d. la orientación angular es al azar.

12. Magnetización circular es útil en la detección de:a. grietas circunferencialesb. grietas longitudinales.c. grietas en piezas cilíndricas en ángulo recto con el eje largo de la pieza.d. ambos a y c.



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13. Partículas magnéticas fluorescentes se utilizan en lugar de partículas magnéticas visibles:a. cuando las piezas son grandes y voluminososb. para no utilizar iluminaciónc. si las piezas son para aplicaciones ferroviarias.d. Para aumentar la velocidad y la fiabilidad de la detección de muy pequeñas discontinuidades.

14. El mejor tipo de corriente de magnetización para la inspección de grietas de fatiga es:a. corriente continua.b. corriente alterna.c. corriente rectificada de media onda monofásica.d. corriente rectificada onda completa trifásica.e. cualquiera de los anteriores si la corriente es correcta.

16. flujo de magnetización es un término que Se refiere a:a. la descripción de la dirección del flujo de corriente en un electroimán.b. la forma del magnetismo que fluye a través del espacio.c. el número de líneas de fuerza asociados con un campo magnético.d. imanes permanentes solamente.

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