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METALOGRAFIA EXPERIENCIA 3: CORTE Y MONTAJE DE PROBETAS ALUMNO: ANGEL DE JESUS VILLEGAS HERNANDEZ GRUPO 2 CAPITULOS Puntaj e asigna do Puntaj e obteni do Objetivos 0.5 Introducción Teórica y/o Descripción de Técnicas 2.0 Material empleado 0.8 Desarrollo Experimental 1.2 Resultados y discusión 2.0

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como realizar un montaje a una probeta

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Page 1: metalografia  P3

METALOGRAFIA

EXPERIENCIA 3: CORTE Y MONTAJE DE PROBETAS

ALUMNO: ANGEL DE JESUS VILLEGAS HERNANDEZ

GRUPO 2

CAPITULOSPuntaje

asignadoPuntaje obtenido

Objetivos 0.5Introducción Teórica y/o Descripción de Técnicas

2.0

Material empleado 0.8Desarrollo Experimental 1.2Resultados y discusión 2.0Conclusiones 2.0Observaciones 0.5Bibliografía 0.5Micro-estructura 0.5

Total

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Objetivos:

1. Conocer los distintos métodos, herramientas y maquinas que se emplean para obtener por corte probetas metalográficas.

2. Conocer y usar las técnicas de montaje en frio y caliente de muestras para el trabajo metalográfico.

Introducción Teórica:

Corte de probetas

El corte es un proceso en el que se produce calor, por fricción, y se raya el metal. Si el corte es muy agresivo, no veremos el metal que queremos estudiar sino la estructura resultante de la transformación sufrida por el mismo. Para reducir estos efectos al mínimo, hay que tener en cuenta las siguientes variables: lubricación, corte a bajas revoluciones y poca presión de la probeta sobre el disco de corte.

El corte de los metales requiere de mucha potencia para separar la viruta de la pieza de trabajo. Aunque las herramientas de corte hoy, son mucho más eficientes, las velocidades de arranque del material también se han incrementado. La compresión de las fuerzas de corte, nos ha llevado a buenos y más fuertes filos de corte, que han permitido a la manufactura colocarse en donde está hoy en día. El corte de los metales tiene por objeto, eliminar en forma de viruta, porciones de metal de la pieza a trabajar, con el fin de obtener una pieza con medidas, forma y acabado deseado.

Existen varias herramientas de corte que se utilizaran, para crear nuestras probetas, y después hacerle el montaje necesario para realizar el estudio metalográfico.

1. Mazo y cincel: Esta herramienta está compuesta básicamente, por una varilla rígida y un objeto que impacte a la varilla en unos de sus extremos, así este proceso de impactar un extremo va desgastando al material en una grieta formada con el paso del tiempo, y se va formando el corte hasta que se haga un corte que atraviese por completo al material. La herramienta se usa para materiales suaves y que presenten poca resistencia a la tensión y al impacto.

2. Arco y segueta: Es sólo una hoja estrecha mantenida tensa en un bastidor en forma de C con un mango simple". Sus principales componentes se describen a continuación:

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Garganta : Hay diferentes partes en una segueta y cada una sirve a sus propios fines. La garganta de una segueta es la brecha entre la hoja y el marco. La garganta puede variar entre 4 y 6 pulgadas (10,16 y 15,24 cm).

Hoja : La hoja es probablemente la parte más importante de la segueta, ya que es el instrumento que hará el corte. Las hojas usadas en las seguetas miden entre 6 3/8 y 6 1/2 pulgadas (16,19 y 16,51 cm). Cuando está equipada con la hoja adecuada, las seguetas se pueden utilizar para corta metales y azulejos.

Mango: El mango de la segueta te permite obtener un agarre, pero también juega otro papel importante. Todas las hojas se aprietan girando el mango de la segueta. El mango está unido al bastidor en forma de C de la sierra.

Marco: El marco de una segueta está en forma de C, extendiéndose hacia arriba desde el marco y luego alrededor y de nuevo hacia abajo conectando el marco con el mango. Un marco rígido con una sección transversal rectangular mantendrá la cuchilla en su lugar correctamente. El marco en forma de C es lo que permite que la segueta sea tan ágil. Existen varios tipos de marcos y se describen a continuación, que dependen del corte al que se procederá:

Marco fijo: el marco fijo no es ajustable en su longitud, tiene la ventaja de ser más rígido, pero sólo puede usarse con hojas de un largo determinado.

Fig. 1. Marco fijo

Marco ajustable: el marco ajustable puede utilizarse con hojas de diferentes longitudes puesto que está dividido en dos partes articuladas entre sí para poder ajustar su longitud a la medida necesaria.

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Fig. 2. Marco ajustable.

Marco profundo: este marco permite dar cortes más profundos que los que se pueden realizar con los marcos de tamaño normal.

Fig. 3. Marco profundo.

3. Cortadora de disco de alta velocidad: Las probetas de materiales duros, que no se pueden serrar con facilidad, tales como aceros templados y las aleaciones no férreas endurecidas por envejecimiento, se pueden cortar con seguridad empleando discos abrasivos. Tales disco son generalmente delgados y son un conglomerado de un abrasivo adecuado, tal como esmeril, carborundo o polvo de diamante. El enfriamiento se logra manteniendo la probeta totalmente sumergida en agua u otros líquidos refrigerantes, o proyectando sobre ella una corriente ininterrumpida del líquido de refrigeración y precisamente en la región que se corta. Si no se elige cuidadosamente el disco de corte y no se enfría suficientemente la probeta durante el corte, se altera radicalmente la estructura original, por lo

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menos en la superficie obtenida por el corte, como consecuencia del calor desarrollado por el frotamiento. Siempre que sea posible, las probetas deben tener un tamaño conveniente y cómodo de manejar. Las probetas de superficie muy grande pueden requerir tiempos de pulido excesivamente largos, mientras las demasiado pequeñas tienden a redondearse durante el desbaste, obteniéndose superficies preparadas curvas con los bordes estropeados.Las principales características de la cortadora son:

Posee un poderoso motor trifásico de 3kW que permite cortar muestras de hasta 90 mm de diámetro.

Las prensas de ajuste rápido permiten fijar muestras en solo segundos. Un sensor de seguridad impide que la sierra funcione con la tapa abierta,

evitando así situaciones de riesgo. El sistema de inyección forzado de refrigerante permite realizar cortes

rápidos sin sobrecalentar la muestra. La manguera de limpieza permite mantener la cámara de cortes libre de

virutas y residuos El uso de materiales livianos como aluminio y fibra de vidrio, facilita el

transporte y extiende la vida de la máquina. Fusibles térmicos protegen al motor de corte y a la bomba de refrigeración

de sobrecargas.

Fig. 4. Cortadora de disco de alta velocidad

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4. Cortadora de disco de borde de diamante: Esta herramienta es útil para cortar materiales, que son muy duros o ultra duros, el corte en general queda liso con pequeñas irregularidades.

Algunas de sus características

Precisión de visualización con LED y controles del panel táctil

Posicionamiento de muestras a través de "Facia Panel" aumenta la facilidad de uso

Aumento de la velocidad, la carga y el tamaño, la hoja permite una mayor variedad de especímenes que se cortarán rápidamente con baja deformación

Se puede actualizar con accesorios versátiles;

Rotación/ prensa oscilante para cortes más rápidos de grandes ejemplaresMesa de sierra para cortar secciones de PCB y otros especímenesGoniómetro para corte a lo largo de cristales planos específicos 

Velocidad variable hasta 975 RPM Para cortar materiales como, metales, minerales, rocas, plásticos, cerámicas,

componentes electrónicos, bio-materiales, aleaciones. Micrómetro digital para posicionamiento de las muestras, seleccionable en mm o

pulgadas Voltaje de operación de 85-264 V, 50/60Hz, 1 Fase Motor DC de 90 W Con sistema de peso de carga para corte, ajustable de 0-500 gramos

Fig. 5. Cortadora de disco de borde de diamante.

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Montaje de muestras

Cuando las probetas metalográficas son pequeñas o de una forma que no permite un manejo fácil en las operaciones de desbaste y pulido, como ocurre, por ejemplo con virutas, alambres, varillas y tubos pequeños, chapas, secciones delgadas, etc. Es necesario montarlas en un material adecuado para hacer posible la preparación.

MONTAJES FUSIBLES

Existen muchos materiales fusibles que son adecuados, con algunas limitaciones, para el montaje de probetas metalograficas, tales como el azufre, el lacre, los plásticos dentales y las aleaciones de bajo punto de fusión. Los puntos de fusión de estos materiales difieren mucho, y debe seleccionarse el necesario para que el calentamiento requerido no altere la estructura de la probeta.

MONTAJE EN PLÁSTICOS SINTÉTICOS

El montaje de las probetas pequeñas en materiales plásticos sintéticos, como la bakelita, Lucita, etc., es uno de los métodos más satisfactorios que se emplean hoy para facilitar el manejo de tales probetas. La manipulación es sencilla; pero como es preciso aplicar calor y presión simultáneamente, se requiere una prensa montadora especial.Las resinas termoendurecibles como la bakelita y los compuestos de anilina y formaldehídos, son los más populares entre los empleados para montar probetas metalográficas. Los polvos de moldeo de bakelita se encuentran en el comercio en gran variedad de colores, y esta circunstancia es de interés, por que simplifica la identificación y archivo de las probetas.

Los plásticos termoendurecibles, a diferencia de las resinas termoplásticas, endurecen durante el moldeo a la temperatura y presión adecuada por que sufren un cambio químico. El estado más duro adquirido ya no se altera por la temperatura, aun que esta se aproxime a la que pueda causar la carbonización de la resina. Para la mayoría de los polvos de moldeo de bakelita, la temperatura máxima requerida para el endurecimiento es de 135 a 150 °C, juntamente con una presión de 2500 a 3500 libras por pulgada cuadrada. Resinas termoplásticas, las resinas de este tipo, tales como el poliestireno, compuestos de metacrilato de metilo y materiales a base de celulosa, tienen la propiedad de ser claras y transparentes como el cristal si se las moldea correctamente. Las resinas termoplásticas no endurecen durante el moldeo, sino que, por el contrario, se reblandecen y fluyen cada vez que se les aplica una combinación

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adecuada de temperatura y presión. El montaje se realiza satisfactoriamente moldeando a una presión de 3500 a 4200 libras por pulgada cuadrada y a temperaturas de 140 a 165 °C.Existen dos tipos de montajes de muestras, montaje en frio y montaje en caliente, para el caso de montaje en caliente, se necesita usar montadoras eléctricas.

La montadora metalográfica es ideal para el proceso de montaje por termoendurecimiento de la muestra metalografía en diferentes tipos de resinas. Después de formar, es muy fácil el proceso de lijado, pulido y es también conveniente para procesar la medición de la estructura metalográfica bajo microscopio metalográfico.La máquina puede trabajar estable bajo las siguientes condiciones de trabajo:

La temperatura ambiente no debe ser menor a 10 °C ni mayor a 40 °C. La humedad del aire no debe ser mayor a 85% (20 °C) No deben existir fuentes de vibración alrededor No debe haber polvo conductor de la corriente, aire explosivo y corrosivo.

A continuación se da una breve explicación sobre la operación de una montadora metalográfica.

1. Conectar el termostato. 2. Colocar la pieza pequeña sobre la montadora. 3. Poner sobre esa pieza el objeto a montar. 4. Colocar la pieza que parece un cilindro hueco sobre el objeto a montar. 5. Agregar 1 ½ cucharadas de baquelita. 6. Colocar la pieza más grande sobre lo antes mencionado. 7. Colocar el termostato. 8. Girar la perilla hasta que llegue al tope. 9. Colocar la palanca 10. Mover la palanca de arriba hacia abajo, hasta que la presión llegue a 4200 libras por pulgada cuadrada. 11. Encender el termostato. 12. Esperar de 10 a 15 min después de haber alcanzado 150 °C. Para derretir la baquelita; el termostato se apagara y se volverá a encender indicando que la muestra esta lista. 13. Apagar el termostato. 14. Girar la perilla, en este paso la montadora bajara. 15. Ponerse los guantes. 16. Retirar la muestra con mucho cuidado. 17. Colocar los enfriadores. 18. Esperar de 10 a 15 min. A que se enfríen las piezas. 19. Mover las piezas a la orilla para desmontar. 20. Girar nuevamente la perilla; la montadora subirá. 21. Repetir los pasos 9 y 10 22. Tomar la pieza con los guantes. 23. Girar la perilla para liberar la presión, la montadora bajara.

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24. Desconectar el termostato. 26. Separar todas las piezas. 27. Limpiar los émbolos, de la baquelita dura que haya quedado impregnada.

Material empleado:

Cortadora de disco de alta velocidad Montadora metalográfica Segueta Guantes Probeta de acero 1018 Probeta de zinc Una cucharada de baquelita Un termómetro Un termostato Resina de fibra de vidrio Un catalizador Moldes para montaje de muestras

Desarrollo experimental:

1. Se realizó una revisión a las herramientas de corte que están vigentes en la institución, identificando sus componentes principales y su modo de operarlas.

2. Se hizo un corte a una muestra de acero 1018, a modo que su altura fuera de 3mm, esto se realizó en la cortadora de disco de alta velocidad.

Se levantó el capelo de la cortadora, se metió la muestra, acomodándola en las mordazas, a fin de que quedara a la medida.

Se bajó la tapa, y se apretó el botón de start, para que comenzara a girar el disco.

Luego con la palanca se empezó a bajar el disco, a modo que hiciera contacto con el material a cortar.

El disco se tiene que bajar con poca fuerza, ya que el disco ira entrando poco a poco, así el corte tendrá mejores resultados.

Se apagó el motor apretando el botón rojo, se levantó la tapa, y quito la muestra, aflojando las mordazas.

3. Se observó minuciosamente a la cortadora de disco con borde de diamante, comentando su funcionamiento y sus características.

4. Se realizó un corte con segueta a una varilla de aluminio, quedándonos con una probeta, adecuada para realizarle estudios.

5. Se pasó al área de montaje en caliente, aquí, se montó la muestra de acero 1018, siguiendo todas las indicaciones.

Se puso el embolo de abajo, cerciorándose que se deslizara correctamente en el cilindro del molde.

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La muestra de acero se puso en el embolo inferior tratando que la mejor cara vaya hacia abajo, tocando la superficie del embolo.

Se puso el embolo superior, tratando de no mover la prueba y se colocó el termostato, prendiéndolo después.

Se gira la perilla a la derecha hasta el tope, después con la palanca empiezas a subir la muestra hasta que la presión quede en 4200 libras /pulgada cuadrada.

Se espera de 10 a 15 min, después de que el termómetro llegue a 150 °C, ya aquí se quita el termostato, aflojando la perilla para que baje la presión.

Se ponen los enfriadores de aluminio, y esperamos 15 min hasta que pueda ser operado correctamente sin ningún riesgo.

Nuevamente se baja la montadora, para desmontar la muestra ya endurecida.

Se limpió todo el material que se usó, para no estropear la herramienta

6. Se montó en frio a la probeta de zinc, utilizando resina de fibra de vidrio junto con un catalizador, se suministró por cada 16ml de resina, 4 ml de catalizador.

Se limpian los moldes con acetona, para que no exista impurezas. Se lubricaron los moldes con vaselina, para que no se peque la

resina al secarse. Se puso la muestra de zinc en el molde, y luego se vacío la mezcla

de resina con el catalizador. Se esperó a que se secara la resina, hasta endurecer y se retiró del

molde.

Resultados y discusión:

En la actividad de corte con la cortadora de disco de alta velocidad, se obtuvo una pequeña muestra de 3mm de altura, de acero 1018, el corte se realizó con una cortadora de disco de alta velocidad, se eligió esta herramienta de corte, puesto que el material es duro. En el corte que se realizó, obtuvimos una superficie lisa con ligeras irregularidades y pocos rayones, solo al final del corte dejo material a los lados, los cuales se le desprendieron a la muestra con unas pinzas.

Cuando se cortó con la segueta, nos quedamos con una muestra de aluminio de 10 mm de altura, en la superficie donde se realizó el corte, quedo muy rayada con muchas irregularidades y con muchas caras, lo cual no es conveniente para cuando se realice el desbaste.

En el montaje en caliente, se utilizó la prueba de acero 1018, antes cortada, quedando un montaje bueno, pues la superficie recibió una presión adecuada al momento del calentamiento y las partículas de baquelita fundida presentaron un buen agarre entre estas, por lo que al final se observó un montaje con superficie

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lisa, sin porosidad, la muestra quedo centrada y se obtuvo el tamaño deseado para la muestra a estudiar.

Para el montaje en frio, obtuvimos una probeta compuesta de resina de fibra de vidrio, la cual se dejó enfriar por un largo periodo de tiempo, pero al final se registró una superficie rígida, lisa, de tamaño adecuado y sin ningún tipo de irregularidad en la superficie.

Conclusiones:

Se obtuvo conocimiento sobre las principales herramientas de corte que se usan en el laboratorio de metalografía, con el fin de preparar un probeta para ponerla a disposición del microscopio metalográfico, y ser estudiada, unas de estas y que por lo general, es la que más se usara en este curso, es la cortadora de disco de alta velocidad, con este utensilio nosotros podremos realizar cortes sobre materiales duros, como el acero, cobre, zinc y algunos otros más.

Se conocieron las técnicas de montaje, de una probeta que no tenga el tamaño suficiente como para ser estudiado en el microscopio metalográfico. Primero se utilizó la técnica de montaje en caliente, en la cual se nos enseñó a operar una montadora con un termostato eléctrico, después se uso la técnica de montaje en frio, donde se aprendió a hacer una mezcla de resina de fibra de vidrio con un catalizador.

Observaciones:

Cuando se hizo el corte en la cortadora de disco de alta velocidad, se debe de tener cuidado, pues no es necesario ejercer tanta presión sobre la palanca, solo hay que ir esperando a que el disco, extraiga viruta de manera natural.

Al cortar con segueta, la fuerza debe de ejercerse en el mango, en una dirección de atrás hacia adelante, sin dejar que la fuerza se desvié hacia los lados.

Para montar en frio, la mezcla la debemos adecuar, para que la resina quede lo más dura posible cuando se enfrié.

Bibliografía:

George L. Kehl, Fundamento De La Practica Metalográfica, Editorial Aguilar

http://www.capris.cr/index.php?route=product/product&product_id=104656&cc=104656/1de febrero de 2014

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http://www.cmsmetrology.com.mx/equipos/metalograf%C3%ADa/montadoras/ 1 de febrero del 2014

http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lim/tron_p_b/capitulo2.pdf/01/022014