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Repositorio de la Universidad de Zaragoza – Zaguan http://zaguan.unizar.es Proyecto Fin de Carrera DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS (FINLANDIA) LABORATORY OF THE UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES; VARKAUS, FINLAND. Autor/a: Carmen Aguado Learte Director/es y/o ponente: Fco. Javier Martínez Gómez Departamento de Ingeniería Mecánica Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Especialidad: Mecánica Contenido 1 Objeto y alcance del proyecto: ..................................................................... 6 2 Tipos de ensayos a realizar en materiales: .................................................. 8 2.1 Ensayos no destructivos (Non-Destructive Tests, NDT): ...................... 8 2.1.1 Ensayo con líquidos penetrantes: ................................................... 9 2.1.2 Ensayo de partículas magnéticas: ................................................ 11 2.1.3 Corriente de Foucault: .................................................................. 13 2.1.4 Ensayo de ultrasonidos: ............................................................... 15 2.1.5 Test de rayos X (radiología industrial): ......................................... 17 2.2 Ensayos destructivos: ......................................................................... 19 2.2.1 Conceptos previos: ....................................................................... 20 2.2.2 Ensayo de tracción: ...................................................................... 23 2.2.3 Ensayo de fluencia: ...................................................................... 27 2.2.4 Fractura: ....................................................................................... 29 2.2.5 Fatiga: ........................................................................................... 31 2.2.6 Ensayo de dureza: ........................................................................ 33 3 Máquinas analizadas para la instalación del laboratorio: ........................... 40 3.1 Análisis y manual de instalación uso y mantenimiento de la máquina de la máquina Metallographic Cut-Off Machine TR100E: .................................. 40 3.1.1 Partes en las que se divide la máquina: Metallographic Cut-Off Machine TR100E: ...................................................................................... 41 3.1.2 Condiciones de seguridad: ........................................................... 46 3.1.3 Configuración de la máquina metalográfrica Metallographic Cut-Off Machine TR100E: ...................................................................................... 47 3.1.4 Pasos a seguir para realizar el proceso: ....................................... 50 3.1.5 Mantenimiento: ............................................................................. 50 3.2 Análisis y manual de instalación uso y mantenimiento de la máquina de la máquina CitoPress-1: ................................................................................ 51 3.2.1 Partes de que consta CitoPress-1: ............................................... 51 3.2.2 Condiciones y medidas de seguridad: .......................................... 54 3.2.3 Configuración de CitoPress-1: ...................................................... 56 3.2.4 Mantenimiento: ............................................................................. 59 3.3 Análisis y manual de instalación uso y mantenimiento de la máquina TegraSystem-250.......................................................................................... 60 3.3.1 Análisis y manual de instalación uso y mantenimiento de la máquina TegraPol-21: ............................................................................... 60 3.3.2 TegraForce-5: ............................................................................... 67 3.3.3 TegraDoser-5:............................................................................... 75 3.4 Análisis y manual de instalación uso y mantenimiento de la máquina de ensayo de dureza, Hardness Tester-675: ..................................................... 81 3.4.1 Partes de la máquina, HardnessTester-675: ................................ 82 3.4.2 Condiciones y medidas de seguridad: .......................................... 85 3.4.3 Configuración de la máquina HardnessTester-675: ...................... 86 3.4.4 Mantenimiento y regulaciones de una máquina de ensayo de dureza Rockwell (HardnessTester-675):.................................................... 93 4 Trabajando en el laboratorio: ..................................................................... 96 4.1 Trabajando con Metallographic TR100E: ............................................ 96 4.2 Trabajando con CitoPress-1: ............................................................. 101 4.2.1 Proceso de ensamblaje: ............................................................. 101 4.2.2 Cómo trabajar con CitoPress-1:.................................................. 102 4.2.3 Pasos previos a la producción de la probeta: ............................. 102 4.2.4 Cómo producir la probeta: .......................................................... 102 4.2.5 Ensamblaje en caliente: .............................................................. 103 4.2.6 Parámetros de CitoPress-1: ....................................................... 104 4.2.7 Cómo optimizar el proceso en CitoPress-1: ............................... 105 4.3 Funcionamiento del conjunto de máquinas TegraSystem-250: ......... 105 4.3.1 Esmerilado: ................................................................................. 105 4.3.2 Pulido: ......................................................................................... 107 4.3.3 Parámetros importantes: ............................................................ 108 4.3.4 Cobre: ......................................................................................... 110 4.3.5 Aluminio: ..................................................................................... 112 4.3.6 Acero inoxidable: ........................................................................ 114 4.4 Trabajando con la máquina de dureza HardnessTester-675: ........... 117 4.4.1 Variedad de ensayos de dureza: ................................................ 117 4.4.2 Definición de dureza: .................................................................. 117 4.4.3 Cómo determinar la dureza Rockwell: ........................................ 118 4.4.4 Diferentes escalas Rockwell: ...................................................... 119 4.4.5 Materiales aplicados a cada tipo de ensayo de dureza: ............. 119 4.4.6 Escalas de dureza superficial Rockwell: ..................................... 121 4.4.7 Terminología: .............................................................................. 122 4.4.8 Ejemplos y posibles problemas de las mediciones de dureza: ... 122 4.4.9 Unidades: ................................................................................... 123 4.4.10 Cómo seleccionar el test de dureza correcto: ......................... 124 5 Conclusiones: .......................................................................................... 125 BIBLIOGRAFÍA / REFERENCIAS: .............................................................. 127 ANEXO 1 SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS. ................................................ 128 ANEXO 3 ALUMINIO. ................................................................................. 130 ANEXO 4 COBRE. ...................................................................................... 136 ANEXO 5 ACERO Y ACERO INOXIDABLE. .............................................. 142 DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 6 1 Objeto y alcance del proyecto: El presente proyecto se ha realizado en el marco de una estancia Erasmus realizada en la Universidad de Ciencias Aplicadas de Varkaus de Finlandia (University of Applied Sciences, Varkaus, Finland). La finalidad del proyecto es dar respuesta a la necesidad de la Universidad de Ciencias Aplicadas de Varkaus de Finlandia del diseño y puesta en marcha en una primera etapa de un laboratorio de ensayos de materiales. En una etapa posterior, la Universidad de Varkaus, pretende incorporar maquinara adicional para la caracterización completa de materiales (una MUE para ensayos de tracción/deformación y fatiga y termofluencia). Las fases del proyecto han sido las siguientes: • Análisis del proceso; • Descripción general de los procesos de ensayo; • Análisis de la maquinaria; • Estudio de la disposición en planta; • Elaboración de manual para los técnicos del laboratorio. El proyecto abarca desde la fase inicial (recepción de la muestra), la preparación a realizar para su correcto ensayo (pulido, esmerilado), hasta la realización de ensayos de determinación de su dureza. En la primera fase del proceso la muestra de material que va a ser ensayado se corta en la máquina Metallographic Cut-Off MachineTR100E. A continuación, en la segunda fase, el técnico confeccionará una probeta en la máquina CitoPress-1, a partir de la muestra de material recién cortada. Con esta probeta, el técnico continuará con la tercera fase en TegraSystem-250, procediendo a pulir o esmerilar la probeta para obtener la calidad superficial deseada. La última fase del proceso se realiza en HardnessTester-675 en la que se determina la dureza. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 7 En este proyecto se describe detalladamente la totalidad del proceso de análisis metalográfico así como los principales ensayos que pueden realizarse con los distintos materiales. Del mismo modo, se realiza una descripción de los materiales que se emplean mayoritariamente en el laboratorio de la Universidad de Varkaus. Es importante resaltar que como resultado del trabajo desarrollado se puso en marcha, partiendo de cero, el citado laboratorio de ensayos de materiales con plena capacidad operativa para la realización de ensayos de dureza. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 8 2 Tipos de ensayos a realizar en materiales: Para comprobar y detectar defectos, heterogeneidades o discontinuidades, se estudia tanto el interior como el exterior del material objeto de ensayo, pudiendo realizarse dos tipos de ensayos: destructivos y no destructivos, que a continuación vamos a describir de forma sucinta. 2.1 Ensayos no destructivos (Non-Destructive Tests, NDT): Los ensayos no destructivos se realizan sobre productos o materiales que han sido sometidos a un proceso de fabricación. Estos ensayos se emplean para detectar defectos, discontinuidades o impurezas. Gracias a ellos se obtienen datos de la muestra sin destruirla y sin producir cambios en sus características. Este tipo de ensayos permite mantener el nivel de calidad en los productos finales, aumentar la fiabilidad de los mismos, y prever cualquier tipo de fallo o fractura del material, reduciendo, por tanto, los costes de mantenimiento. Los ensayos no destructivos se basan en la medida de una propiedad cuyo cambio puede estar relacionado con la aparición de algún tipo de fallo. Los ensayos no destructivos más empleados son: • Test de líquidos penetrantes; • Test de partículas magnéticas; • Corrientes inducidas (“Eddy current test”); • Test de ultrasonidos; • Test de rayos X. Con anterioridad y posterioridad a este tipo de ensayos debe realizarse una inspección visual de las piezas. Gracias a esta inspección se detectará si existen defectos y también se comprobarán los resultados de los procesos anteriormente nombrados. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 9 2.1.1 Ensayo con líquidos penetrantes: El proceso de líquidos penetrantes es un método no destructivo que permite encontrar discontinuidades. Está basado en la propiedad de ciertos líquidos de acceder (por capilaridad) en los agujeros y discontinuidades de la superficie de los materiales. Este método se divide en cuatro pasos principales. Antes de poner en práctica este proceso, la superficie de estudio debe estar limpia y seca. En caso contrario, cualquier tipo de suciedad podría entrar en las discontinuidades del material y bloquear así al líquido penetrante, lo que haría imposible su detección. Este método es un proceso simple y barato que puede ser aplicado sobre casi todo tipo de material (excepto los porosos). Como desventaja, sólo puede detectar defectos superficiales. Se debe tener cuidado con el líquido penetrante así como con el polvo reactivo, ya que se debe evitar que éste reaccione con el material estudiado. Paso 1: Aplicación del líquido penetrante: Una vez que la superficie está limpia y seca, el líquido penetrante se aplica extendiendo una capa uniforme sobre la totalidad de la superficie. De este modo, el líquido se introduce en todos los defectos. Los líquidos penetrantes pueden ser de dos tipos: • Con color: Se trata normalmente de líquidos orgánicos a los que se les añade un pigmento rojo que le da un color intenso. • Fluorescente: Normalmente son líquidos amarillos, visibles cuando son iluminados con luz ultravioleta. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 16 FIGURA 4: Principio de ultrasonidos (Fuente: “The collaboration for NDT Education, Iowa State University”). Este método se usa principalmente para detectar fallos en el interior de las probetas, pero también puede emplearse para detectar defectos superficiales (en este caso no resulta un test económico). Existen numerosos modos de aplicarlo, pero dos son los más usados: a) Método de transmisión o de intensidad: En este método se emplean dos transductores. Uno manda las ondas de ultrasonido, mientras el otro recibe la señal devuelta una vez que haya atravesado la muestra. Los dos transductores deben estar enfrentados. Si no se detecta ninguna discontinuidad, el receptor debe obtener una señal de igual intensidad a la que el transductor envió en primera instancia (esta se mide y se muestra). En caso de encontrar cualquier defecto en la probeta, parte del haz de ultrasonidos se reflejará. La intensidad de la onda recibida no será del 100%, esta disminuirá en proporción al tamaño del defecto detectado. b) Método impulso-eco: En lugar de usar dos transductores, sólo se emplea uno que va a enviar y recibir las ondas de ultrasonido. Por tanto, en lugar de medir la intensidad del haz enviado, se mide el reflejado. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 17 En este caso, el transductor es conectado al generador. La transformación de la energía eléctrica en mecánica se realiza mediante el cristal piezoeléctrico. Esta energía mecánica se transmite a la probeta y se refleja de nuevo a través del transductor. Cuando el cristal piezoeléctrico recoge el haz reflejado lo transforma en un impulso eléctrico. Este impulso se muestra en la pantalla de un indicador en una tabla de dos variables. Este impulso aparecerá como un pico. Si no existe ningún defecto en la probeta, sólo aparecerá reflejado en la tabla un pico inicial y uno final a causa del final de la probeta. En caso de que la probeta sea defectuosa, aparecerán estos dos picos y un tercero entre ambos. Este tercer pico es proporcional a su posición real en la probeta y su altura al tamaño del defecto. Con este proceso se evita el problema de enfrentar correctamente los dos transductores como ocurría en el método anterior. Existen transductores normales para defectos perpendiculares y angulares para los oblicuos. 2.1.5 Test de rayos X (radiología industrial): Para realizar este proceso, los rayos-X y los rayos-γ deben entrar en contacto con la superficie de la probeta sometida a estudio. Detrás de la probeta, una película fotográfica detectará la radiación y permitirá determinar la cantidad de energía recibida por la probeta. En la figura 5 se muestra de manera esquemática el principio de funcionamiento de este ensayo. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 18 FIGURA 5: Principio del test radiográfico (Fuente: Endicsa.com.ar). Los rayos-X y los rayos-γ son similares, pero los primeros poseen mayor longitud de onda que los segundos. Esto quiere decir que los rayos-X tienen menos energía que los rayos-γ. Esta energía es lo que va a determinar la profundidad a la que los rayos pueden entrar en el material estudiado. Otra diferencia entre ambos, es que los rayos-X son producidos artificialmente, por tanto son más seguros, al contrario que los rayos-γ que emiten radiación por sí mismos y, por tanto, son más peligrosos. Los equipos para realizar estos dos procesos son similares. Ambos poseen la máquina que emite los rayos y una película fotográfica donde se muestra la imagen de la probeta. La muestra se debe situar entre estos dos elementos. Los rayos-X y los rayos-γ entran en contacto con la probeta con una cierta intensidad (I 0 ) y, mientras circulan a través del material, esta intensidad decrece proporcionalmente al espesor de la probeta. Si el este espesor es constante, la intensidad mostrada es constante; pero si hay alguna discontinuidad, como el espesor que atraviesa es menor, la intensidad mostrada será mayor. La figura 6 explica este test mostrando el efecto de las discontinuidades de la probeta sobre la película fotográfica. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 19 FIGURA 6: Principio del test radiográfico. (Fuente: Endicsa.com.ar). Este método se emplea para detectar defectos internos en casi todo tipo de material, exceptuando aquellos que tengan un coeficiente de absorción de radiación elevado. 2.2 Ensayos destructivos: El objetivo de estos procesos es averiguar las características mecánicas de un material al someterlo a diferentes esfuerzos. Se analiza su reacción tras la aplicación de los mismos. Estos ensayos determinarán las características de los materiales y sus posibles usos. Al contrario de los ensayos no destructivos, estos se pueden aplicar en cualquier momento del proceso de manufactura (en la recepción de la materia prima, en pasos intermedios del proceso o en el producto final). El equipo debe ser calibrado empleando probetas estandarizadas. De este modo, los resultados obtenidos al realizar el test serán correctos y fiables. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 20 Este tipo de test debe seguir ciertos pasos: • Recopilación de probetas; • Preparación de las probetas; • Recopilación de datos iniciales; • Llevar a cabo el test; • Recopilación de datos finales; • Resultados (calculando propiedades); • Realizar un informe del test. 2.2.1 Conceptos previos: a) Cortadura, cizalladura o esfuerzo cortante: Se define como el esfuerzo que soporta una pieza cuando sobre ella actúan fuerzas contenidas en la propia superficie de actuación. Se representa mediante el símbolo . Es aquella que, fijado a un plano, actúa tangente al mismo. En la figura 7 una gráfica que muestra la tensión del esfuerzo cortante, cuyo valor se calcula mediante la fórmula 1. FIGURA 7: Tensión cortante ó de cizalladura (Fuente: Wikipedia). DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 21 Fórmula 1: Expresión de cálculo del esfuerzo cortante. Donde: τ = tensión cortante (de cizalladura); F = fuerza aplicada; ∆l = Sección sobre la que se aplica la fuerza. b) Deformación: Cambio de tamaño o forma de un cuerpo debido a una tensión aplicada sobre el mismo o por dilatación térmica. La deformación es un término adimensional que se calcula mediante la fórmula 2. Fórmula 2: Expresión de cálculo de la deformación. Donde : ℇ = Deformación; s’ = Sección final; s = Sección inicial. Existen dos tipos de deformaciones, tal como se muestra en la figura 8: o Deformación irreversible: Deformación en la que el material, tras la aplicación de la tensión, no vuelve a su tamaño y forma originales. Se encuentra en la región plástica de la gráfica en la figura 8. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 22 o Deformación reversible: Deformación en la que el material, tras la aplicación de la tensión, vuelve a su tamaño y forma originales. Se encuentra en la región elástica de la gráfica en la figura 8. FIGURA 8: Relación esfuerzo frente a deformación de un material. (Fuente: Wikipedia). c) Coeficiente de Poisson: La relación entre las deformaciones longitudinales (que producen cambios transversales) se puede determinar mediante este parámetro, el coeficiente de Poisson. Se representa mediante Ѵ, es un término adimensional calculado mediante la fórmula 3. Fórmula 3: Expresión de cálculo del Índice de Poisson. Donde: Ѵ = Índice de Poisson resultante; ݀ℇ trans = Tensión transversal; ݀ℇ axial = Tensión en el eje. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 23 d) Diagrama esfuerzo/deformación: Es la representación en una gráfica del esfuerzo (la tensión) aplicado frente a la deformación causada en la probeta. Esta curva es característica de cada material. En la figura 9 se da un ejemplo de cómo es esta gráfica. FIGURA 9: Curva tensión frente a esfuerzo (Fuente: Wikipedia). 2.2.2 Ensayo de tracción: El test de tracción se emplea para obtener información de los materiales como su resistencia ó su ductilidad. Generalmente, en este test se aplica un esfuerzo de tracción sobre una probeta hasta que ésta se rompe. Aunque se usa normalmente en metales, este test se puede emplear en todo tipo de materiales. Para llevarlo a cabo se emplea una probeta estandarizada que posee dos partes diferenciadas. Normalmente los extremos de la probeta son más anchos, por ellos se sujeta la probeta a la máquina. La zona central, cuyo diámetro es menor, debe estar calibrada y será la medida tomada como sección inicial. En este área se van a dibujar también líneas paralelas que van a delimitar la longitud inicial. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 24 El estándar Europeo a seguir al practicar este test es la norma EN 10 002. En la figura 10 se muestran las dimensiones principales de una probeta normalizada. Figura 10: Probeta estandarizada con sus dimensiones principales (Fuente: “Engineering Materials and Their Applications”). Una vez que la probeta ha sido colocada en la máquina, se le aplica una tensión de tracción a velocidad constante. La máquina también mide la fuerza y la deformación mostrando dichas variables en los diagramas esfuerzo/deformación que plasman la evolución del test. Al principio, cuando la tensión aplicada es pequeña, el alargamiento sufrido por la probeta es proporcional al esfuerzo. Esto se conoce como la Ley de Hooke. Como se ve en la gráfica anterior, la figura 9, esta parte se representa como una línea recta cuya tangente es un valor constante conocido como el Módulo de Young. En esta primera zona descrita, en la línea recta, sólo aparece deformación reversible. Cuando la tensión aplicada sobre el material desaparece, éste vuelve a su forma y volumen del principio. Si la tensión continúa creciendo, la línea recta se convierte en una curva. Esta curva consta de un máximo, este punto se conoce como el límite de proporcionalidad del material. Una vez que este punto se sobrepasa, al incrementar la fuerza de deformación ésta se convierte en irreversible. La tensión límite entre la deformación reversible y la irreversible se denomina límite elástico. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 25 En algunos casos aparece una zona en la que el alargamiento aumenta sin incrementar la tensión aplicada, esto se conoce como fluencia. Si la fuerza continua creciendo, aparece el fenómeno de estricción. Es decir, cuando aumenta la tensión, la deformación se localiza en la zona central y comienza a disminuir su sección transversal hasta que ésta es tan fina que no puede soportar la tensión, y la probeta se rompe. Gracias a este test se pueden determinar las siguientes características mecánicas: a) Módulo de Young: Valor de la relación entre la tensión y la deformación. Se determina gracias a la primera parte de la curva Tensión/Esfuerzo, conocida como la “Zona Elástica”. Se representa con la letra ܧ sus unidades en el S.I. son N/m 2 (MPa). Se calcula mediante el cociente expresado en la fórmula 4 ó a través del diagrama esfuerzo/deformación. Se puede interpretar como el valor de la rigidez del material. Fórmula 4: Expresión de cálculo del Módulo de Young. Donde: σ = Valor de la tensión aplicada; A 0 = Sección inicial de la probeta; L 0 = Longitud inicial de la probeta. ℇ = valor de la deformación. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 32 Este proceso está basado en el sometimiento de una probeta a cargas repetidas. Dichas cargas se retiran de forma cíclica. Con ello, grietas microscópicas comenzarán a formarse en la superficie. Una de estas grietas podría alcanzar un tamaño crítico. En este caso, la estructura se rompería. Se comienza el test desde una tensión relativamente elevada. Cuando aparece una grieta, se determina el número de ciclos (N) a los que ésta se ha dado. Estos resultados se mostrarán en una tabla denominada Wöhler mostrada en la figura 13. El valor de la tensión cuando se produce la rotura siempre es el mismo, sin tener en cuenta el número de ciclos. Esto es denominado límite de fatiga o resistencia a la fatiga. FIGURA 13: Ejemplo de gráfica Wöhler, tensión frente a número de ciclos. (Fuente: web “Sólo ingeniería”). Existen diferentes tipos de test de fatiga: • Tensión-compresión. • Flexión. • Torsión. • Flexión rotativa. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 33 2.2.6 Ensayo de dureza: Se define dureza como la resistencia de la superficie de una muestra a ser deformada mediante penetración o rayadura. Los métodos más comunes para evaluar la dureza son: • Escala de dureza Brinell. • Escala de dureza Vickers. • Escala de dureza Rockwell. • Escala de dureza Shore. 2.2.6.1 Escala de dureza Brinell: Se caracteriza por un indentador de acero. Éste posee forma de bola y su diámetro es de 10 mm sobre la que se aplica una fuerza de 3000 kg durante un tiempo determinado. En la figura 14 se muestra un esquema del ensayo de dureza Brinell. Este ensayo se basa en la aplicación de una fuerza mediante un indentador. Se retira éste tras un tiempo establecido. El indentador dejará una huella que habrá quedado marcada en la superficie. Esta huella será medida. Gracias a estas medidas se determina la dureza buscada. Mediante la fórmula 8 se calcula la dureza a través de dicha huella. Fórmula 8: Expresión de cálculo de la dureza Brinell. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 34 Donde: P = Fuerza aplicada (kgf); D = Diámetro del indentador (mm); d = Diámetro de indentación (mm). FIGURA 14: Esquema del ensayo Brinell. (Fuente: Wikipedia). La fuerza debe ser proporcional al cuadrado del diámetro del indentador y el diámetro depende del material. Este método es empleado para determinar la dureza de materiales relativamente blandos. Ya que en caso de emplearse sobre materiales duros, el indentador resultaría dañado. Las características de este test están reguladas según la norma UNE-EN 10 003 (Materiales Metálicos para el Ensayo Brinell). En ella se dice, que si la dureza no es superior a 450, se usa una bola de acero como indentador. Si es por debajo de 650, se emplea una bola de wolframio (por su mayor dureza). Llamando así al test HBS o HBW, respectivamente. 2.2.6.2 Escala de dureza Vickers: Este método aparece debido a la limitación existente en el ensayo Brinell con respecto a los materiales duros. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 35 En este caso, se emplea una pirámide de base cuadrada como indentador (en lugar de una bola de acero). La característica principal de este indentador es que sus caras opuestas forman un ángulo entre sí de 136 0 . El ensayo Vickers es normalmente más sencillo de usar que otros test de dureza. Esto es debido a que los cálculos requeridos en él (como se ve en la fórmula 9) son independientes del tamaño del indentador. Por su parte el indentador, puede ser empleado para todos los materiales sin tener en cuenta su dureza. Fórmula 9: Expresión de cálculo de la dureza Vickers. Donde: F = Fuerza (kgf); d = (d 1 +d 2 )/2 (mm): semisuma de las diagonales de la huella; HV = Número de dureza Vickers (kgf/mm²). Este test se basa en la norma UNE 7-423 (Ensayo Vickers para materiales metálicos). El proceso a realizar es similar al seguido en el ensayo Brinell. La siguiente, la figura 15, muestra el ensayo de dureza Vickers: FIGURA 15: Medidas del ensayo Vickers (Fuente: Wikipedia). DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 36 2.2.6.3 Escala de dureza Rockwell: Los ensayos Rockwell son mucho más rápidos que otros porque el valor de la dureza se lee directamente de la pantalla de la máquina. Los principios de este test son los mismos que en los ensayos anteriormente explicados. Es decir, un indentador aplicará una fuerza determinada durante un tiempo establecido. Éste dejará una huella de la que se tomarán los datos necesarios para la dureza Rockwell. En este caso, en lugar de medir la superficie de dicha huella, lo que se medirá es la profundidad de la misma. Otra diferencia, es que la fuerza no se aplicará de una sola vez. Esto quiere decir que se aplica una carga menor previa, seguida del resto de la carga total a aplicar. Con estos dos principios el proceso puede ser descrito como sigue. Se coloca la probeta en la máquina y se aplica la carga previa sobre ella. Ésta dejará una huella con una profundidad determinada. Justo después, la fuerza completa es aplicada durante un tiempo determinado, aumentando así la profundidad de la huella. Por último, se retira la fuerza añadida en el segundo paso. La deformación elástica del material, hace que la huella dejada posea una nueva profundidad. El valor de la dureza se calcula mediante estos tres valores dependiendo de la deformación elástica del material. Este valor será directamente leído del dial de la máquina. En la figura 16 adjunta se aclara visualmente el proceso. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 37 FIGURA 16: Pasos del ensayo Rockwell (Fuente: “Engineering materials and their applications”). Existen dos tipos de ensayos de dureza Rockwell: Rockwell C (HRc, empleado en materiales muy duros ya que el indentador es un diamante) y Rockwell B (HRb, usado en materiales blandos).  Rockwell C: Este ensayo se caracteriza porque el indentador es un cono de diamante con un ángulo de 120 0 . Dicho cono es sometido a un esfuerzo de 150 kg, esfuerzo aplicado en dos pasos. Primero una carga previa de 10 kg, seguida de una carga adicional de 140 kg. Esta dureza se determina con la fórmula 10. Fórmula 10: Expresión de cálculo de la dureza Rockwell C.  Rockwell B: En este caso, el indentador es una bola de acero templado. Su diámetro es de 1,58 mm. La carga aplicada es de 100 kg, dividida en una precarga de 10 kg y una carga adicional de 90 kg. Ahora la dureza es calculada mediante la fórmula 11. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 38 Fórmula 11: Expresión de cálculo de la dureza Rockwell B. 2.2.6.4 Escala Shore: Todos los ensayos de dureza anteriormente nombrados son conocidos como test de dureza elásticos. Esto se debe a que la fuerza aplicada en ellos se lleva a cabo de forma lenta. En el caso del ensayo Shore la carga se aplica como un impacto sobre la superficie del material tal como muestra la figura 17. La dureza es medida comprobando la altura que alcanza el martillo después de golpear la probeta. FIGURA 17: Esquema del escleroscopio (esclerómetro Shore) (Fuente: “Wikipedia”). El durómetro está hecho de un tubo de cristal de 300 mm de alto con un objeto en su interior que actúa como un martillo. Este tubo está dividido gradualmente en 100 partes (0 en su base y 100 en la parte superior), siendo posible su expansión hasta las 140 divisiones para materiales muy duros. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 39 En la base se coloca la probeta a estudiar y se deja que el martillo caiga y golpee la misma. Dependiendo de la dureza del material el martillo alcanzará una altura mayor o menor tras el impacto: - Si el material sobre el que se ha realizado el ensayo es blando, mucha energía será absorbida por la probeta en el impacto. Por tanto, el martillo no alcanzará una altura muy elevada tras el golpe. - Por otro lado, si el material ensayado es duro, no absorberá mucha energía. Al contrario que en el caso anterior, el martillo alcanzará una altura elevada. Este método no resulta muy preciso. Sin embargo es mucho más barato de llevar a cabo, más rápido y la máquina se puede llevar de un sitio a otro. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 40 3 Máquinas analizadas para la instalación del laboratorio: El proceso requiere de cuatro máquinas asociadas a los siguientes procesos: Primer proceso: corte de una probeta del material para poder introducirlo en las siguientes máquinas que conforman el proceso. La máquina seleccionada para este proceso es la Metallographic Cut-Off Machine TR100E. Segundo proceso: fabricación de las probetas que serán utilizadas en el tercer proceso La máquina analizada/seleccionada para este proceso es la CitoPress-1. Tercer proceso: operación de esmerilado y pulido de las probetas realizadas en el segundo proceso hasta que se alcanza la calidad superficial requerida para los ensayos La máquina analizada/seleccionada para este proceso es la TegraSystem-250, las probetas son esmeriladas y pulidas. Cuarto proceso: Realización del test de dureza Rockwell La máquina analizada/seleccionada para este proceso es la HardnessTester675. 3.1 Análisis y manual de instalación uso y mantenimiento de la máquina de la máquina Metallographic Cut-Off Machine TR100E: La primera máquina del proceso es la máquina Metallographic Cut-Off Machine TR100E. En esta máquina se cortan muestras de numerosos materiales que serán analizados en el laboratorio de la Universidad de Ciencias Aplicadas de Varkaus, Finlandia. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 41 3.1.1 Partes en las que se divide la máquina: Metallographic Cut-Off Machine TR100E: Todos los componentes de la máquina han sido diseñados para reducir la corrosión durante su uso. Es decir, numerosos elementos de la máquina están hechos de acero inoxidable. Por otro lado, la carcasa que cubre la rueda de corte y la superficie de trabajo de la máquina están niqueladas. Cabe destacar que todas aquellas partes que no están hechas de acero inoxidable, o no han sido niqueladas, están cubiertas con una capa de pintura antiácida. Aquí se muestra una lista de los principales elementos de la máquina de corte mostrados en las siguientes fotografías adjuntas, figura 18 y 19: 1. Posee una gran carcasa de seguridad hecha con plexiglás que permite al técnico de laboratorio comprobar fácilmente cómo está transcurriendo el proceso de corte. Gracias a esta tapa protectora, ninguna chispa producida durante el corte alcanzará al operario, por tanto, no se quemará. Tampoco saltará ninguna partícula de suciedad o resto de material que se desprenda al cortar la muestra. 2. Control de los parámetros del motor de la rueda de corte para que ésta gire a la velocidad deseada. 3. Panel de PVC que tapa el tanque de líquido refrigerante. Posee ciertos orificios que impiden el paso de grandes residuos al verter el líquido refrigerante durante el tiempo de trabajo. 4. Superficie de trabajo con presencia de orificios para tuerca de métrica 10 (M10). De este modo, las piezas se sujetan fácilmente con diferentes amarres. Esto impide que la probeta se mueva cuando el técnico de laboratorio se dispone a trabajar en esta máquina. 5. La carcasa de la máquina está hecha de acero inoxidable para reducir su corrosión al realizar el proceso de corte. Asimismo, y como se ha DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 48 3.1.3.1 Conexiones eléctricas: El técnico de laboratorio comprobará el correcto funcionamiento de la toma eléctrica a las que se va a conectar la máquina de corte. El técnico debe asegurarse de que la corriente dada por la red es la indicada en la placa de propiedades de la máquina Metallographic CutOff MachineTR100E. La conexión eléctrica necesita disponer de una correcta toma a tierra. Una vez conectada la máquina, se debe comprobar que el disco de corte gira en la dirección apropiada. En caso de que esto no sea así, la máquina debe ser apagada y desconectada. A continuación, se debe cambiar la fase de trabajo de la máquina. Finalmente el técnico comprueba que el giro es el correcto. Asimismo, el dispositivo de cierre magnético de la máquina debe activarse cuando la máquina esté en funcionamiento. El operario comprobará que es apropiado su funcionamiento. 3.1.3.2 Sistema de refrigeración: El sistema de refrigeración se compone de tres partes: líquido refrigerante, una bomba y dos boquillas. Estas boquillas se insertarán en los tubos por donde discurre el líquido refrigerante. El flujo de éste se regulará mediante un grifo. A su salida a través del tubo, el líquido es filtrado gracias a una rejilla que impide el paso de residuos. Así, se favorece la limpieza de la máquina, lo cual permite un mantenimiento de la misma en condiciones óptimas. Para preparar la emulsión, se llena el tanque con agua y añadiéndole el aceite. Después se cierra la tapa. Por último, el técnico de laboratorio encenderá la DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 49 bomba durante unos segundos. Así se facilitará el proceso de mezcla del aceite con el líquido refrigerante. 3.1.3.3 Montaje de la rueda de corte: La máquina de corte de las muestras del laboratorio está equipada con diferentes tipos de ruedas abrasivas. Su elección depende de la dureza del material al que se va a realizar el corte. Las ruedas de las que dispone la máquina son: • Rueda de SiC tipo J: Rueda suave, para cortar materiales muy duros. • Rueda de SiC tipo L: Rueda de dureza media, para cortar metales no muy duros y para uso general. • Rueda de SiC tipo M: Rueda de dureza alta, para cortar metales no ferrosos, metales blandos y acero inoxidable. • Rueda de Al 2 O 3 tipo K: Rueda para cortar aleaciones de titanio, plástico, etc. Las ruedas de corte se colocan en la máquina entre dos bridas bañadas en níquel (haciéndolas resistentes a la corrosión) y separadas entre sí por un aro de acero inoxidable. No es necesario un ajuste excesivo de la rueda de corte, puesto que la máquina posee efecto de autorretención cuando se está trabajando con ella. 3.1.3.4 Amarre de la muestra: Se coloca la pieza que se va a cortar ajustando los tornillos que la fijarán a la mesa de trabajo. Para ello se emplean los destornilladores específicos proporcionados por la compañía diseñadora de la máquina (Struers). El sistema de amarre de la muestra a la máquina de corte permite su colocación en la dirección deseada para realizar el mismo. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 50 3.1.4 Pasos a seguir para realizar el proceso: Primero, se debe comprobar que todos los componentes de seguridad están trabajando adecuadamente. En caso contrario, la máquina no debe ser arrancada. La pieza a cortar debe estar correctamente amarrada a la mesa de trabajo con los tornillos en forma de T y bridas correspondientes. Las mangueras conductoras del líquido refrigerante, por su parte, deben estar orientadas apuntando a ambos lados de la rueda de corte abrasiva. Una vez que está todo dispuesto para empezar a trabajar, se cierra la tapa de seguridad de plexiglás. Tras esto, se presiona el botón START/STOP del que dispone el motor de la rueda de corte. Ésta deberá comenzar a girar antes de entrar en contacto la rueda con la pieza que se va a cortar. Se debe evitar que el primer contacto entre la rueda abrasiva y la pieza sea violento y brusco. Es decir, se deben controlar todos los parámetros de la rueda de corte (refrigeración de la misma y velocidad de giro). Cuando el proceso de corte ha concluido, la velocidad de giro de la rueda debe ser reducida pero no puesta a cero directamente. Se aparta la rueda de la pieza lentamente. Con ello se evitará, en caso de que la pieza no estuviese bien fijada, que la pieza recién cortada impacte bruscamente contra la parte trasera de la máquina. Gracias a esto el área de corte al final del proceso no resultará quemada. 3.1.5 Mantenimiento: La máquina Metallographic Cut-Off Machine TR100E no necesita un mantenimiento regular debido a que todas sus piezas están continuamente lubricadas. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 51 Sin embargo, se debe tener especial cuidado en la limpieza de la máquina. Numerosos residuos pueden quedar acumulados en la rueda de corte. Por otro lado, el líquido refrigerante ha de cambiarse cada 200/250 horas de trabajo aproximadamente. Asimismo, el tanque donde éste se acumula debe ser limpiado cuidadosamente. De este modo, se retirarán adecuadamente todos los residuos acumulados en el fondo del mismo. Periódicamente hay que comprobar la cantidad de refrigerante que queda disponible en la máquina. En caso de que fuera necesario estabilizar el nivel del mismo, se debe de añadir en las proporciones adecuadas el agua y el aceite del que se compone el refrigerante. 3.2 Análisis y manual de instalación uso y mantenimiento de la máquina de la máquina CitoPress-1: CitoPress-1 es una prensa de montaje que dispone de giro rápido de la probeta, gracias a lo cual se incrementa su capacidad de producción. Posee un sistema hidráulico con el que la presión es controlada con gran precisión, asegurando, así, todas las probetas. 3.2.1 Partes de que consta CitoPress-1: Las partes principales de la máquina CitoPress-1 se muestran en la fotografía adjunta, figura 20: 1. Panel frontal. 2. Tapa de la unidad de montura. 3. Tapa superior de la unidad de montura. 4. Unidad de montura. 5. Brazo giratorio de cierre de la tapa superior. 6. Tapa superior de cierre. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 52 Figura 20: Partes frontales de CitoPress-1. La parte trasera de la prensa CitoPress-1, tal como se ve en la siguiente fotografía, figura 21, consta de: 1. Conexión a la red eléctrica. 2. Interruptor de la red eléctrica. 3. Fusibles. 4. Entrada de agua. 5. Válvula de ventilación. 6. Tubo de salida de agua. FIGURA 21: Partes traseras de la máquina CitoPress-1. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 53 Características específicas de la prensa CitoPress-1: • Las unidades de montaje son de bajo peso. Con esto la prensa consigue que su calentamiento sea rápido. • El técnico del laboratorio puede controlar individualmente parámetros como: temperatura, fuerza/presión, tiempo de calentamiento, tiempo de enfriamiento. • La prensa detecta automáticamente las dimensiones del cilindro. • Dispone de una pantalla de control. • Para facilitar el control visual del proceso, la altura de montaje de la muestra es baja. • El cierre de la tapa de la prensa consiste en la alineación de sus tres pestañas. • Para facilitar su limpieza, el acceso al interior de la máquina es sencillo. • La tapa superior puede ser elevada para un posicionamiento correcto. • Serpentín para la calefacción (1000 W). • Sistema hidráulico de elevada precisión para el control de la presión. • Niveles de refrigeración predeterminados: elevado / medio / bajo (Hi / Med / Lo, respectivamente). La siguiente tabla, la tabla 2, muestra las características principales de la prensa CitoPress-1. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 54 Objeto de la tabla Especificaciones Medidas /International US Especificaciones de ensamblaje Unidades de ensamblaje Diámetro 25, 30, 40, 50 mm 1 (1/4)´´ 1(1/2)´´ Compresión Fuerza en el vástago del pistón 50 – 350 * bar en pasos de 25 bar 725 – 5076 * psi en pasos de 363 psi *) Nota: Con el empleo del cilindro de 50 mm de diámetro, la fuerza maxima es limitada a 250 bar / 3625 psi Calentamiento Temp eratur a 120 / 150 / 180 ºC 248 / 302 / 356 ºF Tiempo Variable entre 1 y 15 min TABLA 2: Especificaciones técnicas de la prensa CitoPress-1 (Fuente: Struers Guide). 3.2.2 Condiciones y medidas de seguridad: Antes de emplear la prensa, el técnico de laboratorio debe saber cómo emplear adecuadamente la máquina leyendo atentamente cómo trabajar con ella. En cuanto al laboratorio en el que se encuentra la máquina, dos aspectos principales se deben tener en cuenta. La prensa debe estar bien ventilada. Y, por otro lado, la mesa sobre la que ésta se apoya, debe soportar el peso de la prensa. Además, la mesa debe ser nivelada y dispuesta a una altura cómoda de trabajo para el técnico de laboratorio. 3.2.2.1 Condiciones relativas a los aspectos eléctricos: La prensa CitoPress-1 debe tener toma a tierra. Del mismo modo, el técnico de laboratorio comprobará que el voltaje proporcionado a la prensa es el adecuado. Durante la instalación de la prensa, así como al final del proceso que ésta realiza, el operario se asegurará de que la máquina CitoPress-1 esté desconectada de la toma de corriente eléctrica. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 55 3.2.2.2 La importancia del agua en la prensa CitoPress-1: En la prensa CitoPress-1 el agua va a ser empleada como medio de refrigeración. El técnico de laboratorio debe confirmar que no existen pérdidas en las conexiones del agua de la prensa. Asimismo, debe hacer que éstas se hagan de un modo seguro. Una vez confirmado esto, el técnico abrirá el paso del agua a la prensa para poder trabajar con ella. De igual modo hará a la inversa (es decir, el operario cortará el flujo de agua al finalizar el proceso). Además, durante el funcionamiento de la prensa, el técnico del laboratorio se asegurará de que el agua proveniente del tubo de salida no se mezcle con el agua de entrada. El agua refrigerante deberá estar fría. Sin embargo, el agua a la salida de la prensa estará sometida a elevadas temperaturas. La máquina CitoPress-1 consta de tres niveles para la temperatura del agua (Hi/Med/Lo, es decir, Alta/Media/Baja). La principal ventaja de esta selección es el ahorro de la misma. Es significativo el hecho de que, en la mayoría de los casos, con el empleo del nivel medio de agua es suficiente. Por ello, el uso de agua se ve reducido significativamente. 3.2.2.3 Proceso seguido en CitoPress-1: El técnico del laboratorio revisará que la unidad de montaje de las muestras en la prensa está correctamente posicionada. A parte de ello, el operario comprobará que la tapa que cierra el brazo superior está perfectamente encajada en el cilindro de montaje, ó completamente retirada del mismo. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 56 Por otro lado, no se debe trabajar con la prensa con una fuerza debida a la presión superior a la que es recomendada por el fabricante (Struers). El técnico de laboratorio debe asegurarse de que el cilindro se enfría durante un par de minutos antes de abrirlo. 3.2.3 Configuración de CitoPress-1: 3.2.3.1 Condiciones relativas a las conexiones eléctricas: La máquina CitoPress-1 necesita dos tipos diferentes de conexiones para su funcionamiento: • Un enchufe monofásico (denominado Europeo). Sus cables deben estar conectados del siguiente modo: o Amarillo/verde: a tierra; o Marrón: línea de tensión; o Azul: neutro. • Un enchufe bifásico (Norteamericano NEMA). Sus cables deben estar conectados del siguiente modo: o Verde: tierra; o Negro: línea de tensión; o Blanco: línea de tensión. Ambos cables, tanto el enchufe monofásico como el bifásico, están equipados en el otro extremo con un cable IEC 320. Éste se conecta a la máquina CitoPress-1. 3.2.3.2 Válvula de ventilación y suministro de agua a la prensa: Para obtener la presión adecuada, se abre la válvula del sistema hidráulico de ventilación de la máquina CitoPress-1. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 57 Por otro lado, el agua de refrigeración proviene de la toma de agua disponible en el laboratorio. Antes de comenzar este paso, el técnico de laboratorio se asegurará de que no existe nada que obstruya la manguera por la que discurrirá el agua refrigerante. Esta manguera que sale de la tubería de entrada de agua, se debe insertar en la parte trasera de la máquina CitoPress-1. Seguidamente, el filtro de la junta se coloca contra la manguera de presión con la tuerca de acoplamiento a la superficie plana. Además, la junta de acoplamiento debe estar completamente ajustada. El otro extremo de la manguera de entrada de agua, se conecta a la tubería principal para el agua fría. Para finalizar, el extremo libre de la manguera que sale de la máquina, se coloca en un desagüe. En este punto, el técnico del laboratorio comprobará que existe suficiente diferencia de alturas entre la salida y el desagüe. Así el líquido refrigerante fluirá a través de la manguera. 3.2.3.3 Instalación de la máquina CitoPress-1: Para instalar CitoPress-1, seguir los siguientes nueve pasos: 1. Primero el técnico del laboratorio retira la carcasa que la cubre. Una vez abierta la prensa, se coloca su cilindro hidráulico. 2. Para alinear el cilindro hidráulico, se debe rotar la columna hasta que coincidan agujero y cilindro. Sus dos flechas quedarán alienadas. Este giro se realiza en sentido horario. 3. La prensa se nivela mediante los pernos presentes en la misma. Para evitar problemas al bloquearlos en su posición final, el operario debe colocar a un lado tanto los cables, como las mangueras de agua. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 64 Altura 325mm/12.8” Peso 33kg/72.8 lbs TABLA 3: Especificaciones técnicas de TegraPol-21 (Fuente: Struers Guide). 3.3.1.2 Condiciones y medidas de seguridad referidas a TegraPol-21: La máquina TegraPol-21 necesita luz y temperatura apropiadas para el trabajo, tal como indica la tabla 3 anteriormente mostrada. La mesa de trabajo, por su parte, será amplia para disponer del espacio necesario en caso de añadir TegraDoser-5 y TegraPol-21. También se estudiará que la mesa sea capaz de soportar el peso del conjunto de las tres máquinas. La mesa debe estar, asimismo, colocada a la altura adecuada para el técnico del laboratorio. El técnico del laboratorio colocará adecuadamente el disco de pulido en la máquina TegraPol-21. Esto ocurrirá cuando los pasadores del mismo estén enganchados a los agujeros dispuestos en la mesa giratoria. No es peligrosa la utilización de esta máquina, pero el técnico del laboratorio, por su seguridad, estudiará los movimientos llevados a cabo en TegaPol-21. Es decir, el operario deberá prestar atención a los movimientos de rotación que transcurren en la máquina. Estos movimientos son dos: rotación del disco de pulido, y el realizado por la probeta durante la operación. El técnico de laboratorio no tocará el disco que lleva a cabo el proceso de pulido si el posicionamiento del mismo se realiza manualmente. Del mismo modo, el operario no cogerá la probeta de la bandeja mientras el disco de pulido esté en funcionamiento. Para terminar, TegraPol-21 debe tener toma sólo de agua fría. En caso contrario, la función principal de enfriar la probeta durante el proceso de pulido no funcionará. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 65 3.3.1.3 Configuración de TegraPol-21: a) Suministro de agua: Toma de agua: Encajar la tubería de entrada de agua con 90º de codo en la parte trasera de TegraPol-21. Tras ello, ajustar el otro extremo de la tubería al grifo de salida de agua fría. El suministro de agua fría estará sometido a una presión de 1-10 bar. Conexión de la salida de agua: En TegraPol-21 se dispone de una manguera por la que discurre el agua. Tomar el extremo libre de la manguera e introducirlo en la tubería de salida de agua usando una abrazadera para fijar dicha unión. El otro extremo se deja libre hacia el desagüe para la salida de agua. b) Abastecimiento de energía: El técnico del laboratorio comprobará que la máquina TegraPol-21 está conectada a una red eléctrica que satisfaga sus necesidades. Estos datos aparecen incluidos en la placa de características de la máquina. Además, comprobar que está correctamente hecha su toma a tierra. c) Configuración del software: Si no se instalan los accesorios TegraForce-5 o TegraDoser-5 en TegraPol-21, el operario ajustará sólo un par de opciones del software de la máquina TegraPol-21. Estas opciones serían: velocidad de pulido o método de esmerilado, y el método a seguir de adición del agua: • Antes de comenzar, el técnico del laboratorio establecerá la velocidad de pulido, ó el método de esmerilado. Esto se realiza ya que sólo se pueden realizar ajustes manuales en el plan de trabajo de TegraPol-21. Para determinar la velocidad de giro del disco de pulido el operario consultará la guía “Struers Metalog Guide” (Guía Metalográfica Struers). DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 66 En ella, se especifican métodos de preparación para la mayoría de los materiales. Estos métodos están basados en dos propiedades concretas: dureza y ductilidad. De este modo, se puede adecuar el método a emplear en TegraPol-21 para la muestra estudiada en el laboratorio. • Además, el técnico de laboratorio, una vez seleccionada la velocidad de giro y, por tanto, su método de esmerilado, decidirá sobre la refrigeración a seguir en el proceso. El medio a emplear es el agua, será el refrigerante de este proceso. El técnico del laboratorio decidirá si se añade agua automáticamente durante todo el proceso de pulido, ó sólo en ciertos momentos. En este segundo caso, se añadiría el agua manualmente. Para ello se presionaría el botón de la máquina específico para este fin. d) Pasos de trabajo: Una vez que el proceso deseado ha sido seleccionado, se presiona el botón de inicio. Así la mesa giratoria comenzará a rotar. Si no se activa automáticamente el suministro de agua para la operación es porque se trata de un proceso seco. Sin embargo, en caso de que sea necesario su uso un momento determinado, presionar el botón manualmente (sólo añadirá agua mientras éste sea presionado). Cuando el proceso haya acabado, el técnico del laboratorio presionará el botón de parada en el panel frontal. En caso de que se produjera una emergencia durante el proceso, presionar el botón con dicho nombre localizado en el lateral de la máquina. Después de un proceso de pulido, se presionará el botón de arranque continuadamente. Así se logra limpiar los residuos que hayan quedado sobre el disco de corte. Para parar este proceso soltar dicho botón. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 67 3.3.1.4 Mantenimiento de TegraPol-21: Una recomendación con respecto al correcto mantenimiento de TegraPol-21, es limpiar semanalmente el disco de pulido. Para ello, el técnico del laboratorio sacará el disco de la máquina. Así limpiará tanto la suciedad de la bandeja (en la mesa de trabajo en el interior de la máquina), como el tubo de desagüe. 3.3.2 TegraForce-5: Se trata de un accesorio para TegraPol-21 que se emplea para pulir no sólo de modo manual. En este accesorio, es posible emplear un disco provisto de orificios para sujetar en él las probetas. Gracias a TegraForce-5, la fuerza empleada para presionar la muestra contra el disco puede ser ajustada en TegraPol-21. 3.3.2.1 Partes de la máquina TegraForce-5: Casi cada movimiento de TegraForce-5 es controlado mediante TegraPol-21, por tanto, no hay botones de manejo en ella. Sin embargo, la máquina consta de tres partes principales mostradas en la siguiente fotografía, figura 24: 1. D-Sub conexión para TegraDoser-5: Boquilla para la toma de agua de TegraDoser-5. 2. Válvula de salida del filtro de agua/aceite al aire comprimido. 3. Luz de LED para iluminar el disco. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 68 FIGURA 24: Partes principales de TegraForce-5. En la tabla 4 adjunta se muestran ciertas especificaciones de TegraForce-5. Objeto de la table Especificaciones de TegraForce-5 Sujecion de la probeta y movimientos de la misma Velocidad 50-150 rpm variable Dirección de rotación Sentido horario y antihroario Motor 115 W Par Max. 9.0 Nm Accesorios conectados TegraDoser-1 ó TegraDoser-5 Nivel de ruido Durante la operación 62 dB (A) Temperatura ambiente 5-40ºC/41-104ºF Humedad Sin condensación 0-95% RH DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 69 Conexiones Voltaje 24 V de TegraPol-21 Intensidad Inom/Imax 2.0 A / 3.0 A Toma de agua diam 5 mm + diam 8 mm Presión del aire 5-10 bar / 72-145 psi Calidad del aire El suministro de aire debe tener la calidad 5.6.4, especificado en la norma ISO 8573-1 Dimensiones y peso Ancho 180 mm / 7.1” Profundo 388 mm / 15.3” Alto 572 mm / 22.5” Peso 18 kg / 39.7 lbs TABLA 4: Especificaciones técnicas de TegraForce-5 (Fuente: Struers Guide). 3.3.2.2 Configuración de TegraForce-5: a) Instalación de TegraForce-5 en TegraPol-21: En el primer paso, el técnico del laboratorio, quitará la tapa que cubre el orificio localizado en la parte superior de la máquina TegraPol-21. Quitará, del mismo modo, los protectores que cubren los tornillos localizados en el lado izquierdo de la carcasa de TegraPol-21. Una vez dejado a la vista el orificio, el operario colocará la columna que soporta el peso de TegraForce-5 enTegraPol-21. El técnico del laboratorio, girará dicha columna hasta que la pestaña quede ajustada en la ranura que se encuentra al final del orificio destapado de TegraPol-21. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 70 Seguidamente, enroscar la tuerca que se encuentra al final de la columna de TegraForce-5 hasta que ésta quede asegurada (realizar este movimiento por la parte inferior de TegraPol-21). Ajustar del mismo modo los dos tornillos que se encuentran en el lado izquierdo de TegraPol-21 y cubrirlos con los protectores quitados inicialmente. Sólo queda conectar la parte trasera de TegraForce-5 a la parte trasera de TegraPol-21, y también a la toma de aire comprimido. Tras ajustar el accesorio TegraForce-5 a la máquina TegraPol-21, colocar en dicho accesorio, en TegraForce-5, el disco para colocar sobre él la probeta (una sola probeta). Encender TegraPol-21 para adecuar la distancia de TegraForce-5 con el disco de pulido de TegraPol-21. Presionando el botón de arriba/abajo (up/down), mover TegraForce-5 hasta la posición más baja. La distancia que debe existir entre la probeta y el disco de pulido debe ser de 1-1.5 mm. Para modificar dicha distancia, aflojar el tornillo del anillo de fricción y moverlo arriba o abajo dependiendo del movimiento buscado (ajustarlo nuevamente una vez encontrada la posición buscada). b) Ajustando la Fricción: Para ajustar la fricción de los movimientos de TegraForce-5, el operario aflojará el tornillo del anillo de fricción. Para aumentar la fricción, girar el anillo en el sentido de las agujas del reloj; para reducirla, sentido contrario a las agujas del reloj. El técnico del laboratorio tendrá especial cuidado al realizar este movimiento ya que podría cambiar, sin desearlo, la distancia entre probeta y disco. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 71 c) Conexiones eléctricas: Sólo hay un cable unido a TegraForce-5. Conectar éste a la conexión al motor de TegraPol-21. Esta conexión se encuentra en la parte trasera de TegraPol21. Una vez que ambas, máquina principal y su accesorio, están conectadas, sólo con encender TegraPol-21 ambas partes de la máquina quedarán abastecidas con los 24 V que necesitan. Además, esta conexión entre TegraPol-21 y TegraForce-5 posibilita la comunicación de las partes de TegraSystem-250. d) Conexiones de aire comprimido: La calidad del sistema de aire comprimido usado en TegraForce-5 deber ser la estipulada en la normativa ISO 8573-1. Su presión estará entre 5 y 10 bar. El técnico del laboratorio montará la manguera para el aire comprimido en el acoplamiento localizado para este fin. Asegurará la unión de esta manguera con TegraForce-5 con una abrazadera. Por último, conectará a la toma de aire dicha manguera proveniente de TegraForce-5. El accesorio TegraForce-5, consta de un filtro para el agua/aceite que retira las partículas residuales más gruesas del circuito de aire comprimido. Para vaciar dicho filtro, el técnico de laboratorio quitará la probeta y el disco de pulido. Ya que, en caso contrario, podrían acabar contaminados de las sustancias depositadas en el filtro. Tras esto, presionar la válvula de escape. El técnico del laboratorio colocará un contenedor debajo del filtro para retener el agua. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 72 3.3.2.3 Cómo introducir la probeta en TegraForce-5: TegraForce-5 puede ser empleada para una sola probeta o para varias empleando, en este caso, el disco de sujeción de probetas múltiple. Para introducir el disco de sujeción de las muestras (ya sea simple o múltiple), se posicionará TegraForce-5 en su punto más alto. Es decir, el técnico del laboratorio presionará el botón negro de subida/bajada (raise/lower) hasta asegurarse de que TegraForce-5 está completamente subida. El técnico mantendrá este botón negro pulsado e introducirá el disco de sujeción de la probeta. Dicho disco debe encajar mediante la alineación de las tres pestañas de las que consta. En este punto, el operario dejará de pulsar el botón negro ya que el disco habrá quedado bloqueado en la posición buscada. 3.3.2.4 Alineamiento de TegraForce-5: TegraForce-5 está equipada con un mecanismo automático que alinea el conjunto de con el disco de sujeción de la probeta (para una o varias probetas). Asegura, de este modo, que si se baja la posición de la columna de TegraForce-5, ésta volverá a su posición inicial. Para alinear manualmente la columna de TegraForce-5 con el disco de pulido de TegraPol-21, se cambia la posición de la columna nombrada con el botón anteriormente mencionado para subir/bajar (raise/lower) su altura. El técnico de laboratorio moverá la columna de TegraForce-5 a derecha e izquierda. Gracias a esto, la columna donde se encuentra el disco con las muestras en TegraForce-5 quedará totalmente alineada con el disco de pulido de la mesa de trabajo de la máquina TegraPol-21. El técnico del laboratorio colocará la probeta muy próxima al límite del disco que la sujeta: entre la probeta y el final del disco debe haber 2-3 mm. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 73 3.3.2.5 Establecimiento de los parámetros de preparación de la operación: Antes de comenzar con el proceso el técnico del laboratorio especificará la velocidad de giro del disco, el tiempo de preparación, la fuerza, la sujeción de la probeta (o probetas) y la aplicación de agua. Después de que TegraForce-5 haya sido montada correctamente y conectada a TegraPol-21, en la pantalla principal se muestran temas a tener en cuenta al trabajar con esta máquina. Estos parámetros de TegraPol-21 son: • Se debe optar por el empleo de una sola probeta (“Single Samples Preparation”) o de varias (“Sample Holder Preparation”). • Además de la preparación manual del proceso. Sus valores son mostrados en las dos tablas adjuntas a continuación: tablas 5 y 6. • Otra opción, reducir la fuerza aplicada (“Force Reduction”). Con esto se obtiene una superficie más fina y el tiempo de preparación de la probeta para el siguiente paso será menor. Esta opción disminuye la fuerza gradualmente durante los treinta últimos segundos del proceso de pulido. La fuerza se reduce en pasos de 5 N hasta que la fuerza última de 10 N es alcanzada. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 80 c) Cabeza de manguera con 7 boquillas para las botellas de las dosis: El operario moverá la manguera hacia un lado para ganar movilidad. Gracias a este movimiento, podrá insertar la cabeza en el orificio del lateral de TegraForce-5. Por seguridad, el técnico de laboratorio colocará una brida una vez colocada la manguera. d) Parámetros informáticos: Además de seleccionar el idioma deseado, se pueden establecer ciertos parámetros de trabajo como, por ejemplo, la administración de dosis de TegraDoser-5 o el proceso a llevar a cabo en TegraPol-21. e) Establecimiento de la dosis: Dos valores pueden ser establecidos: - El técnico del laboratorio podrá seleccionar la dosis inicial que se le da a la probeta para lubricarla. - Del mismo modo, podrá determinar el número de dosis dadas a lo largo del proceso. TegraDoser-5 posee un listado de los parámetros a tener en cuenta de ciertos materiales ya estipulados. (Materiales no presentes en dicha lista pueden ser estudiados, empleados y, por tanto, añadidos a la misma). f) Proceso de preparación: Un método de preparación será seleccionado por el técnico de laboratorio antes de empezar el proceso de lubricación. Estos métodos han sido establecidos por Struers, fabricante de la máquina. Se pueden crear nuevos métodos a partir de lo obtenido en TegraDoser-5 desde cero mediante estudios en el laboratorio. Lo importante en este punto es asegurarse que TegraForce-5 está bloqueada en su posición antes de llevar a cabo el proceso de operación. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 81 g) Proceso de operación: Una vez que todos los parámetros de TegraDoser-5 han sido establecidos, las únicas variables que se pueden modificar durante el proceso son fuerza y las dosis de refrigerante. Cualquier otro parámetro deberá ser modificado parando la máquina completamente. 3.3.3.4 Mantenimiento: En caso de que TegraDoser-5 esté conectada, el técnico del laboratorio comprobará y rellenará, en caso de ser necesario, su lubricante. Un programa interno de la máquina permite seleccionar la limpieza de qué tubos debe ser llevada a cabo. Además, al trabajar con lubricantes que contienen alcohol, los tubos pueden acabar dañados a lo largo del tiempo. Es posible el empleo de tubos de silicona para esta situación, ya que poseen una mejor resistencia al alcohol. 3.4 Análisis y manual de instalación uso y mantenimiento de la máquina de ensayo de dureza, Hardness Tester-675: La dureza se define como la resistencia de un material a ser penetrado por otro bajo condiciones específicas del indentador y su carga aplicada. El ensayo Brinell usa una bola de acero endurecido (en ciertas ocasiones con carburo) y varios niveles de fuerza durante un tiempo específico. La profundidad de las huellas es medida para establecer la dureza del material. Si la huella es profunda, el material será blando. El ensayo Rockwell es similar al Brinell pero emplea otras fuerzas y un indentador más pequeño (escala Rockwell B) o un indentador de diamante (escala Rockwell C). Este ensayo posibilita al técnico de laboratorio realizar un test de dureza preciso en unos pocos segundos. El ensayo de dureza es una alternativa relativamente simple al test de tracción. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 82 La resistencia de un material a ser penetrado por otro es una indicación cualitativa de su resistencia. El indentador puede ser una bola o elemento puntiagudo y está hecho de un material mucho más duro que del que se va a estudiar su dureza (por ejemplo de acero templado, carburo de tungsteno o diamante). Los ensayos de dureza Rockwell emplean diferentes cargas e indentadores, la profundidad de la huella es medida por la máquina y se obtiene como resultado su valor en el dial. 3.4.1 Partes de la máquina, HardnessTester-675: Estas partes se pueden apreciar en la siguiente fotografía, en la figura 27: 1. Pantalla táctil LCD. 2. Sujeción de la probeta. 3. Botón de parada de emergencia. 4. Indentador (penetrador). 5. Brazo para aplicar la fuerza. FIGURA 27: Partes de HardnessTester-675. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 83 Las características principales de la máquina de dureza Rockwell, HardnessTester675 (con pantalla táctil y convertidor de escala Rockwell) son las siguientes: • Ensayos de dureza Rockwell y superficial. • Conversión simultánea a otras escalas de dureza (HV, HB y otras escalas HR). • Marco robusto para el empleo de probetas grandes. • Pantalla táctil LCD con menú para seleccionar el ensayo (disponibles varios idiomas). • Alta velocidad en los procedimientos de precarga, carga y descarga para una elevada eficiencia. • Estadísticas continuas que incluyen la media de las medidas realizadas, desviaciones, etc. • Almacenamiento de 20,000 medidas de dureza. • Gráficas de las estadísticas que pueden ser impresas mediante el uso de una impresora externa conectada a la máquina HardenssTester-675. • Los datos obtenidos pueden ser leídos en el ordenador a través de Office (Word y Excel). • Conexión directa a un PC con el conector bidireccional USB2. Algunas especificaciones concretas de la máquina de los ensayos de dureza se adjuntan en la siguiente tabla 8. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 84 Escalas Rockwell estandarizadas A, B, C, D, E, F, G, K, L, M, P, R, V 15 N, 30 N, 45 N,15 T, 30 T, 45 T, 15 W, 30 W, 45 W, 15 X, 30 X, 45 X, 15 Y, 30 Y, 45 Y Conversión a HV, HB, y otras escalas de dureza HR Precarga 3 kgf / 10 kgf Cargas principales 15, 30, 45, 60, 100, 150 kg Aplicación de la precarga Manual Ensayo con la carga Automático Salida de datos Impresora de gran velocidad y USB2 LCD Display Pantalla táctil que muestra el valor de la dureza, su conversion, fuerza empleada en el ensayo, progreso de la presiñón, tiempo, contenidos de la memoria, todos los ajustes de la máquina, ‘Go’/ ‘No go’, estadísticas Sujeción de la probeta Espacio vertical 275 mm Espacio horizontal 190 mm Abastecimiento de energía 110 / 240 V, 50 – 60 Hz Dimensiones de la máquina Aproximadamente 940mm x 390mm x 670mm (HxWxD) Peso neto Aproximadamente 140kg TABLA 8: Especificaciones técnicas de HardnessTester-675. (Fuente Innovatest Guide). DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 85 La máquina consta de: • Salida de datos mediante el empleo de USB2 y RS-232C. • Indentador de diamante Rockwell. Indentador en forma de bola 1/6’’. • Bolas Rockwell para los ensayos. • Yunque plano de ø 60 mm. Yunque plano de ø 150 mm. Yunque en forma de V de 40 mm. • Conexión eléctrica. • Un fusible adicional. • Patas para ajustar la altura de la máquina (cuatro). • Maletín de accesorios. 3.4.2 Condiciones y medidas de seguridad: El ensayo de dureza Rockwell es uno de los más utilizados para determinar la dureza de los materiales porque: • El ensayo Rockwell es sencillo de llevar a cabo. Esto implica que el técnico de laboratorio no debe estar específicamente preparado para realizar el mismo. • Al emplear diferentes cargas e indentadores, el ensayo de dureza Rockwell puede ser usado para calcular la dureza de la mayoría de los metales y aleaciones (como son el aluminio, cobre o acero inoxidable). Trabajando así en un rango de materiales que va desde el material más blando al acero más duro. • Para completar el ensayo, la máquina necesita entre 5 y 10 segundos. Es decir, la medición de la dureza de un material se realiza rápidamente. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 86 • Todas las medidas son directamente leídas de un dial (o incluso en el ordenador si éste está conectado). 3.4.3 Configuración de la máquina HardnessTester-675: 3.4.3.1 Introducción al ensayo de dureza Rockwell: El ensayo de dureza Rockwell comienza con el movimiento del indentador a la superficie plana del material a estudiar. El primer paso, es la aplicación de la precarga y de este modo se establece la posición de referencia. Después, la carga total es aplicada para un tiempo establecido. Por último, se retira la carga añadida hasta quedarse de nuevo en el valor de la precarga. El valor resultante de dureza Rockwell muestra también la diferencia en la profundidad de la huella desde la posición de referencia (antes de aplicar el total de la carga). 3.4.3.2 Explicación de los parámetros del ensayo de dureza Rockwell: El ensayo de dureza Rockwell consiste en medir la profundidad adicional en la que un indentador pesado es usado antes de aplicar la carga total. Esta carga previa se denomina precarga. Esta precarga ha dejado una huella previa, con su correspondiente profundidad. La aplicación de la precarga elimina la posibilidad del material de volver a su posición inicial. Es decir, por medio del uso de esta precarga, el técnico de laboratorio es capaz de atravesar las desigualdades presentes en la superficie del material a estudiar. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 87 Básicamente, existen dos tipos de ensayos de dureza Rockwell: Rockwell y Rockwell superficial: - En un ensayo Rockwell, la precarga es de 10 kg, y la carga restante es de 60, 100 o 150 kg (sin tener en cuenta el tipo de indentador usado). - En el ensayo Rockwell superficial, la precarga es de 3 kg, y el resto de la carga a aplicar es de 15, 30 o 45 kg. Dependiendo del material del que se está estudiando su dureza, el técnico de laboratorio debe elegir el indentador que debe ser empleado: - El indentador de diamante en forma de cono es empleado principalmente para determinar la dureza de materiales duros (por ejemplo, probetas hechas de acero templado o carburo cementado). - Indentadores de acero templado en forma de bola, disponibles en diámetros de 1.6, 3.2, 6 y 12.5 mm, son usados para ensayos de materiales blandos (probetas hechas, por ejemplo, con aceros aleados, aceros suaves de fundición, metales no ferrosos y alguno no metálicos también). La siguiente imagen número 28 adjunta muestra gráficamente los pasos ahora descritos: - La precarga se aplica primero, F0 (figura 28 A) normalmente de 10 kgf, y una posición de referencia se establece en el dial de la máquina de ensayo de dureza Rockwell. - Tras esto, se aplica el resto de la carga, y el valor de dureza Rockwell aparece automáticamente en la pantalla. Lo que debe hacer el técnico de laboratorio al trabajar con la máquina de dureza HardnessTester-675 es: • En primer lugar, aplicar la precarga. Cuando el equilibrio se ha alcanzado deberá establecer la posición de referencia. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 88 • Segundo, mientras esta precarga sigue aplicada, se añade el resto de la carga. Esto da como resultado una huella más profunda (figura 28 B). • Cuando el equilibrio se ha vuelto a alcanzar el técnico de laboratorio retirará dicha carga, pero se mantendrá la precarga aplicada. Al quitar esa carga añadida, se permite que la probeta sobre la que se está haciendo el ensayo se recupere parcialmente. Por tanto, se ve reducida la profundidad de la huella (figura 28 C). • El aumento permanente de la huella, resultado de la aplicación del resto de la carga y su retirada, es el valor usado para el cálculo del valor de dureza Rockwell. FIGURA 28: Principio Rockwell. (Fuente: ”Surface engineering forum”). 3.4.3.3 Método para expresar la dureza Rockwell de una muestra: Los valores de dureza Rockwell son expresados con número y letra. Cada valor de dureza va a acompañado de la letra ‘H’ (dureza, “hardness”, en inglés), seguida de la letra ‘R’ (de Rockwell) y, por último, otra letra que indica la escala empleada. Por ejemplo, un valor de 60 en la escala C se expresa como 60 HRC; en la escala B sería 60 HRB (del mismo modo se haría con las otras escalas). Independientemente de la escala usada la posición de referencia (posición en la que ya se ha aplicado la precarga) es la misma. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 89 Dependiendo del indentador empleado: a) Cuando la lectura de la dureza se realiza con un indentador de diamante, el valor de Rockwell es calculado al restárselo a 100. Este resultado es multiplicado por el incremento, que es de 0.002 mm. Por tanto, y aplicando lo explicado, una lectura de 60 HRC indicaría la profundidad del indentador desde la precarga hasta la aplicación de la carga total de: (100 - 60) = 40; 40 * 0.002 = 0.08mm b) Para indentadores en forma de bola, el valor de la dureza se resta de 130. Por tanto, para una lectura de 80 HRB la profundidad es determinada como sigue: (130 - 80) = 50; 50 * 0.002 = 0.1 mm de profundidad. La fórmula 12 para calcular la dureza Rockwell: HR = E – e FÓRMULA 12: Cálculo de la dureza Rockwell. Donde: • HR: Valor de dureza Rockwell. • E: Constante que depende del indentador empleado. 100 unidades en caso de que el indentador sea un diamante, 130 si es una bola de acero (ver: tabla 9). DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 96 4 Trabajando en el laboratorio: La base de la fiabilidad de un proceso de ensayo es su repetibilidad. En caso contrario, cada vez que se estudiase un material concreto, se alcanzarían distintos resultados. Para que esto sea posible, se deben establecer ciertos parámetros. De este modo, cada vez que un test se repita bajo estas condiciones preestablecidas, los resultados serán siempre fiables. El objetivo del proceso seguido en este laboratorio es alcanzar una superficie perfecta para el estudio de la estructura del material, quitando todo tipo de deformaciones, rayas, arañazos, polvo, daños térmicos… etc. Resulta muy complejo llegar a este tipo de calidad superficial pero, por otro lado, estas propiedades tan precisas son sólo necesarias en ciertos casos específicos. En los test hechos en el laboratorio, fueron estudiados los siguientes materiales: • Acero inoxidable. • Aluminio. • Diferentes aceros. • Cobre. 4.1 Trabajando con Metallographic TR100E: El primer paso en el proceso descrito suele ser cortar la pieza. Esto es debido a que, normalmente, la muestra que se tiene inicialmente es muy grande. Para los siguientes pasos del proceso, la superficie de corte debe estar tan lisa y sin presencia de imperfecciones como sea posible. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 97 Para el desarrollo de estos test se ha empleado el método de corte por disco abrasivo. Éste es el que produce el menor daño en la probeta en relación con el tiempo necesario para realizarlo. La rueda de corte consta de partículas abrasivas y de un aglutinante. Además, se emplea un líquido refrigerante para limpiar y enfriar la zona de corte. Gracias a esto, se evitan imperfecciones en la probeta debidas al calor alcanzado durante el proceso de corte. Dependiendo de la ductilidad y dureza del material, se usan diferentes tipos de ruedas. A continuación se citan las ruedas de corte más comunes y su utilidad: • Materiales cerámicos y carburos sinterizados son cortados con ruedas de diamante enlazado químicamente con metal o baquelita. • Los materiales ferrosos son cortados mediante ruedas de óxido de aluminio (Al 2 O 3 ) con baquelita como aglutinante. • Ruedas de nitruro de Boro cúbico (CBN) se usan para el corte de los materiales ferrosos más duros. • Para materiales no ferrosos se emplean ruedas de carburo de silicio (SiC) con baquelita. Para decidir cuál usar, se deben analizar las diferencias entre los distintos discos (de diamante o CBN y de SiC o Al 2 O 3 ). Las diferencias entre ellas son: • Las primeras son de larga duración a causa de la dureza de sus partículas abrasivas y el aglutinante. Por ello son también llamadas ruedas de consumo a largo plazo. También en estas ruedas existe sólo una fina capa de abrasivo a lo largo de todo el perímetro de la rueda. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 98 Hay dos tipos de variantes en las ruedas de diamante, dependiendo del aglutinante. Tanto el aglutinante de metal como el de Baquelita son empleados para el corte de materiales extremadamente duros. Las ruedas de CBN sólo están disponibles con aglutinante de Baquelita y son usadas para cortar materiales ferrosos duros. • Por otro lado, las ruedas de corte de SiC y Al 2 O 3 se desgastan antes y son más baratas. Están compuestas por partículas abrasivas en toda la superficie del disco de corte. Son también llamadas ruedas consumibles. Las ruedas consumibles se pueden dividir en dos grupos, en ruedas duras y blandas, esto se especifica en relación con su dureza o su capacidad para retener o descartar partículas del aglutinante. Los discos de corte de dureza elevada retienen mejor el abrasivo presente que los blandos. Las ruedas de corte más blandas se usan para cortar materiales duros y frágiles debido a la presencia en éstos de partículas abrasivas con grano afilado. Discos de corte con enlaces duros deben ser usados con materiales blandos y dúctiles ya que se desgastan menos que otros. La máquina TR100E, de la que dispone este laboratorio, consta de cuatro ruedas diferentes: • Disco de SiC, tipo J: Rueda blanda para cortar materiales muy duros. • Disco SiC, tipo L: Rueda de dureza media para cortar metales de dureza media, también para uso general. • Disco SiC, tipo M: DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 99 Rueda dura para cortar metales no ferrosos, aceros blandos y acero inoxidable. • Disco Al 2 O 3 , tipo K: Rueda para cortar aleaciones de titanio, plástico, etc. Hubo dos problemas en el laboratorio al realizar el corte de ciertos materiales. El primer error, tiene que ver con las condiciones de seguridad mencionadas anteriormente. Cierta tensión debía ser aplicada en la pieza que iba a ser cortada. El primer ensayo se hizo con una pieza de acero que no había sido correctamente fijada, por lo que al cortarla la pieza se desplazó de su sitio. Se continuó con el proceso hasta que la probeta comenzó a girar sin control y terminó impactando contra la rueda de corte lo que hizo que ésta se rompiera en pedazos. La carcasa protectora de plexiglás evitó un daño mayor. Después de limpiar el interior de la máquina retirando todos los desperdicios producidos se llevó a cabo un segundo ensayo. Este ensayo también derivó en un problema. En este caso, no se comprobó correctamente que la rueda de corte elegida era apropiada para el material ensayado. Todos los materiales estudiados eran metales no ferrosos y, como se ha dicho anteriormente, la rueda que se debe emplear es la de SiC. La máquina Metallographic TR100E consta de tres tipos distintos de ruedas de SiC. La primera elección fue una rueda de SiC tipo J, la cual es empleada para materiales muy duros. Parece una rueda de corte apropiada para este ensayo pero resulta estar hecha de un material blando, que se desgasta muy rápido para así poder usar grano nuevo de corte en cada giro de la misma. Al no ser suficientemente dura esta rueda, se desgastó antes de que el corte total de la probeta estuviera hecho. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 100 La elección final fue una rueda de SiC tipo M empleada para el corte de metales no ferrosos, aceros blandos y acero inoxidable como se muestra en la tabla adjunta, figura 29, tomada de la guía del proveedor (Struers). FIGURA 29: Tabla para la elección de la rueda de corte apropiada para cada material. (Fuente: Struers Guide). DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 101 El técnico del laboratorio tomará estas muestras que quedan tal como se muestra en la siguiente fotografía, figura 30, y las llevará a la prensa CitoPress1. En ella, las muestras recién cortadas serán montadas para obtener las probetas. FIGURA 30: Muestras de material recién cortado en la máquina Metallographic Cut-Off Machine TR100E. 4.2 Trabajando con CitoPress-1: CitoPress-1 es una prensa de montaje sencilla. Es posible emplearla en un laboratorio que requiera pocas probetas hechas al día. La presión de la misma es controlada muy eficientemente por su sistema hidráulico. Además de esto, el cambio de un cilindro hidráulico a otro, así como su limpieza, se realiza de manera sencilla. 4.2.1 Proceso de ensamblaje: Las probetas son encastradas en una resina que facilitará su transporte y mejorará el resultado de su montaje. Así el técnico de laboratorio obtendrá las probetas para continuar con el proceso. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 102 4.2.2 Cómo trabajar con CitoPress-1: Al encender la prensa, el primer paso que el técnico de laboratorio debe hacer es encender la máquina y abrir la llave de paso del agua (ya que es el único líquido empleado en esta prensa para refrigerar el proceso). Además de esto, el técnico de laboratorio pondrá especial atención en no mezclar la toma de agua con la salida de la misma. El agua debe estar fría durante el proceso. A la salida, el agua habrá aumentado de temperatura. En la prensa CitoPress-1 la muestra es colocada en el brazo giratorio. También se añade la resina para crear la probeta a partir de la misma. 4.2.3 Pasos previos a la producción de la probeta: Para obtener los mejores resultados posibles al crear la probeta, la muestra original debe estar perfectamente limpia antes de su ensamblaje. Es decir, su superficie no debe contener grasa ni ninguna otra sustancia que pueda impedir que la resina quede adherida a la muestra. 4.2.4 Cómo producir la probeta: Existen dos técnicas de ensamblaje: • Ensamblaje en caliente: Técnica adecuada en el caso de necesitar que se produzcan numerosas probetas en el laboratorio. Las probetas resultantes poseen alta cualificación para realizar posteriores ensayos en ellas, así como un tamaño y forma uniformes. Además, se requiere un período de tiempo menor. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 103 • Ensamblaje en frío: Se emplea tanto para grandes cantidades de probetas saliendo simultáneamente de la prensa así como para probetas únicas. La elección de una u otra técnica es mediante el estudio previo del número de probetas necesarias en el laboratorio, así como la calidad requerida de ellas. El proceso elegido en el laboratorio de la Universidad de Ciencias Aplicadas de Varkaus es el ensamblaje en caliente. Esto es debido a que, en general, las resinas necesarias para este proceso son menos caras que las empleadas en el montaje en frío. 4.2.5 Ensamblaje en caliente: Existen dos tipos de resinas para el ensamblaje en caliente: • Resinas termoestables (duroplásticos) son endurecidas a temperaturas elevadas. • Resinas termoplásticas son reblandecidas o derretidas a altas temperaturas y endurecidas al enfriarse. Las resinas termoplásticas requieren un periodo de tiempo mucho más largo de enfriamiento que las termoestables. Al añadir la resina apropiada, el técnico de laboratorio debe evitar esparcirla sobre el material. La resina debe ser aplicada moviendo el brazo de la prensa ya que éste está provisto de una carcasa de elevada seguridad. Debido a esta carcasa que aisla el proceso del exterior, el técnico de laboratorio no está expuesto a ningún riesgo. Gracias a que el brazo giratorio de la prensa se posiciona muy fácilmente y de modo seguro. En la fotografía siguiente, figura 31, se muestra cómo son las probetas al salir de CitoPress-1 para ser llevadas a la siguiente máquina: el conjunto formado por TegraSystem-250. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 104 FIGURA 31: Probetas antes y después del proceso llevado a cabo en la máquina CitoPress-1. 4.2.6 Parámetros de CitoPress-1: La prensa CitoPress-1 consta de un sistema hidráulico específico gracias al cual la máquina aplica la presión precisa. Con esto se evita la aplicación de presiones excesivas en el ensamblaje de las probetas. Una vez que la resina es introducida en CitoPress-1 y el material cortado también, el técnico de laboratorio debe seleccionar qué proceso se va a llevar a cabo. Es importante mencionar que todos los parámetros empleados en la prensa quedan archivados en la memoria de la máquina. Es decir, al encender la máquina, el último método empleado se muestra en la pantalla. Lo que implica que, si el operario realizara un proceso anteriormente llevado a cabo en la prensa, éste no malgastará su tiempo. Esto mejora notablemente la eficiencia del proceso. La máquina ajusta por sí misma los parámetros del método al cambiar de cilindro de acuerdo con el tamaño de éste. Sin embargo, se pueden realizar cambios manualmente. El técnico de laboratorio puede seleccionar y cambiar cualquier parámetro del proceso en la pantalla. De hecho, en la parte frontal de la máquina, dispone de un botón “turn/push” (girar, empujar) que permite al operario realizar los ajustes pertinentes. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 105 4.2.7 Cómo optimizar el proceso en CitoPress-1: Un buen método para reducir el tiempo de ensamblaje es mediante el empleo piezas hechas de metal. El metal conduce muy bien el calor, por tanto, el contacto térmico entre el metal y el brazo está asegurado. Ó bien reduciendo la cantidad de resina empleada al crear la probeta. Las resinas conducen mal el calor. Esta propiedad suya es uno de los factores que más limita los tiempos de calentamiento y enfriamiento. Por tanto, resulta eficiente para el proceso reducir la distancia que el calor tiene que viajar a través de la resina. 4.3 Funcionamiento del conjunto de máquinas TegraSystem-250: Se realiza un proceso de esmerilado o de pulido tras el montaje de la probeta en la prensa. Su objetivo es eliminar el exceso de material que se encuentra en su superficie. Para ello, se emplean partículas abrasivas en sucesivos pasos. Estas partículas se emplean hasta que alcanzar la calidad superficial deseada necesaria para un ensayo posterior específico. Ambos procesos, esmerilado y pulido, poseen pocas diferencias entre sí. Existen diferentes discos dependiendo del material. 4.3.1 Esmerilado: Es el primer paso para eliminar el material sobrante de la pieza. Este proceso, básicamente, retira el material dañado y deformado. El objetivo de este proceso es obtener una superficie plana con deformaciones mínimas en la superficie de la pieza. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 112 MD-Mol OP-Chem Suspensión DiaPro Mol Nitrato de hierro (III) 150 150 150 90 4 min 1 min TABLA 12: Preparación mecánica para el pulido del cobre. (Fuente: Struers Guide). 4.3.5 Aluminio: El aluminio es también un material muy blando que puede ser rayado fácilmente en procesos mecánicos. Carburo de silicio y partículas de diamante pueden ser añadidas a la superficie de la probeta. La solución cuando se pule o esmerila, es usar la hoja de SiC más fino. En caso de realizar un pulido con diamante, éste se deberá usar tanto como sea necesario para retirar el exceso de material. La fuerza empleada también deberá ser la menor posible para disminuir al mínimo la fricción entre la hoja de pulido y la pieza. Se recomienda, en caso de pulir con agua, añadir una suspensión libre de partículas de diamante y un lubricante. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 113 Para establecer los parámetros de la máquina se siguen las tablas 13 y 14 del fabricante. Disco (lija) SiC Disco (lija) SiC Disco (lija) SiC Disco (lija) SiC 320 ó 500 800 1200 4000 Agua Agua Agua Agua 300 300 300 300 150 150 150 150 Hasta alcanzar planicie 30 seg 30 seg 30 seg TABLA 13: Preparación mecánica para el esmerilado de aluminio. (Fuente: Struers Guide). DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 114 MD-Mol OP-Chem Suspensión DiaPro Mol OP-U ó OP-S 150 150 150 90 4 min 2-5 min TABLA 14: Preparación mecánica para el pulido de aluminio. (Fuente: Struers Guide). 4.3.6 Acero inoxidable: Uno de los mayores problemas que presenta el acero inoxidable es la retención de carburos e inclusiones. La solución para este material, es el pulido de diamante que deja estos aceros muy reflectantes. Como una regla general para todos los materiales estudiados en el laboratorio, se empleó el proceso de esmerilado plano. Concretamente, se empleó el grano más fino disponible y se disminuyó al mínimo la fuerza. Gracias a esto, se evitaron mayores deformaciones. Estas medidas fueron tomadas ya que todos los materiales empleados son relativamente blandos. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 115 En las siguientes tablas 15 y 16 se muestran los valores que deben ser introducidos en TegraSystem-250. Disco (lija)Si MD-Largo Suspensión - DiaPro Allegro/Largo Agua - 300 150 25 por muestra 40 por muestra El necesario 5 min TABLA 15: Preparación mecánica para el esmerilado del acero inoxidable. (Fuente: Struers Guide). DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 116 MD-Dac MD-Chem Suspensión DiaPro Dac OP-S/OPAA 150 150 20 por muestra 15 por muestra 4 min 2-3 min TABLA 16: Preparación mecánica para el pulido de acero inoxidable. (Fuente: Struers Guide). La fotografía siguiente, figura 33, muestra la planitud obtenida después del proceso llevado a cabo en TegraSystem-250: FIGURA 33: Probetas antes y después del proceso ocurrido en TegraSystem-250. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 117 4.4 Trabajando con la máquina de dureza HardnessTester-675: El objetivo principal del test de dureza es determinar si un material es apropiado para ser empleado con el fin deseado. Realizando el test de dureza en un laboratorio, el técnico de laboratorio puede determinar propiedades como dureza, ductilidad y resistencia. 4.4.1 Variedad de ensayos de dureza: Existe una gran variedad de tipos de test de dureza que se pueden realizar en un material. • Por un lado, la dureza de un material puede ser determinado midiendo el tamaño de la huella dejada por el indentador. Dichas mediciones se llevan a cabo en los test de dureza Vickers (10gf – 100Kgf), Knoop (10gf – 1Kgf) ó Brinell (1Kgf – 3000Kgf). • Por otro lado, si lo que se mide es la profundidad de la huella realizada se trata del test de dureza Rockwell. Cuándo emplear un tipo u otro de test de dureza se dice que está basado en tradición o historia en lugar de estar basado en cálculos concretos. Sin embargo, hablando de ciertos materiales concretos, se dice qué método es más recomendado. 4.4.2 Definición de dureza: Oposición que ofrecen los materiales a alteraciones como, entre otras: la penetración, la abrasión, el rayado, la cortadura, las deformaciones permanentes. Sin embargo, la dureza no es una propiedad fundamental de un material. A consecuencia de esto, los valores de dureza son arbitrarios. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 118 Por tanto, cuando se determina la dureza de un material, siempre se ha de mencionar en relación con el test empleado para hallar la misma. Información que debe ser dada: • Carga aplicada en el indentador; • Forma en es aplicada la carga; • Duración del test; • Geometría del indentador empleado. Un ejemplo de cómo se debe escribir correctamente la dureza de un material es: 60 HRC ó 200 HV 500/15. Desviaciones de los valores estándar, como la duración del test, deben ser anotadas en las fichas de trabajo. De hecho, generalmente, la variación del valor de la dureza medida se relaciona, directamente, con la calidad de la preparación de la superficie de la probeta antes del test. Por tanto, antes de decidir una calidad superficial inferior, las condiciones bajo las que ha sido realizado el ensayo, deben ser tenidas en cuenta. Así se podrá determinar correctamente la calidad superficial, y el resultado del test será fiable. 4.4.3 Cómo determinar la dureza Rockwell: La dureza Rockwell se establece gracias a la huella dejada en la superficie del material estudiado por el indentador que ha penetrado en él. El test Rockwell es usado comúnmente por tratarse de un ensayo rápido, realizado sin necesidad de tener conocimientos concretos por parte de quien lo lleva a cabo. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 119 Sin embargo, antes de de colocar la probeta en la máquina, su superficie debe estar tratada para el proceso. Es decir, el técnico de laboratorio debe asegurarse de que la superficie de la probeta está limpia y pulida. Cuando el ensayo de dureza Rockwell acaba, el técnico de laboratorio puede determinar si el material estudiado es duro o blando. Esto se hace midiendo la profundidad de la huella como ha sido explicado anteriormente. Para resumir, la idea principal de un ensayo de dureza es que cuanto más profundo llegue el indentador en la probeta (con una carga y un indentador establecidos) más blando será éste. 4.4.4 Diferentes escalas Rockwell: Los ensayos de dureza Rockwell pueden ser realizados usando: • Cinco indentadores diferentes: cono de diamante 1/16´´, 1/8´´, ¼ ´´, ½´´, bola de carburo de tungsteno. • Seis cargas principales diferentes: 15 kgf, 30 kgf, 45 kgf, 60 kgf, 100 kgf, 150 kgf. Por tanto, existen treinta maneras diferentes de realizar el ensayo de dureza Rockwell. Número alcanzado mediante las combinaciones de los indentadores y cargas anteriormente listados. Se debe tener en cuenta el tipo de material estudiado y su aplicación futura para establecer el uso de una escala u otra. 4.4.5 Materiales aplicados a cada tipo de ensayo de dureza: A continuación la tabla 17 muestra la relación del ensayo de dureza Rockwell con el indentador a emplear dependiendo del material usado. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 120 MÉTODO DE ENSAYO Escala (Indentador/carga) APLICACIÓN/MATERIAL HRA (Dia/60) Acero fino y acero templado HRB (1/16´´ /100) Aleaciones de cobre, aceros blandos, aleaciones de aluminio, acero maleable HRC (Dia/150) Acero, aceros fundidos, titanio, acero endurecido, Jominy Test HRD (Dia/100) Acero fino y acero fundido HRE (1/8´´ /100) Acero fundido, aluminio y aleaciones de magnesio. HRF (1/16´´ /60) Aleaciones de cobre recocido HRG (1/16´´ /150) Bronce, aceros maleables HRH (1/8´´ /60) Aluminio, zinc, plomo HRK (1/8´´ /150) Para materiales muy blandos o finos incluyendo los plásticos (ASTM D785). Se usa la bola más pequeña como indentador. HRL (1/4´´ /60) HRM (1/4´´ /100) HRP (1/4´´ /150) HRR (1/2´´ /60) HRS (1/2´´ /100) HRV (1/2´´ /150) TABLA 17: Escalas de dureza Rockwell. (Fuente: “Fundamentals Of Engineering Materials”). DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 121 4.4.6 Escalas de dureza superficial Rockwell: Las escalas de dureza superficial Rockwell son usadas para ensayos sobre materiales muy finos o pequeños para las escalas habituales. Generalmente se emplean indentadores de diamante para los materiales más duros. Los indentadores en forma de bola se utilizan para los más blandos. Cómo determinar qué método usar al estudiar los diferentes materiales se muestra en la siguiente tabla 18. MÉTODO DE ENSAYO (escala del indentador) APLICACIÓN / MATERIAL HR15N (Dia) Carburo cementado, acero fino HR30N (Dia) acero, aceros fundidos endurecidos, titanio HR45N (Dia) Acero fino y acero cementado HR15T (1/16´´) Aleaciones de cobre, aceros blandos, aleaciones de aluminio, hierro maleable HR30T (1/16´´) Aleaciones de cobre, metales blandos en láminas HR45T Bronce, aceros maleables HR15W (1/8´´) Acero fundido, aluminio y aleaciones de magnesio HR30W (1/8´´) Aluminio, zinc y plomo HR45W (1/8´´) Acero, acero fundido DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 128 ANEXO 1 SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS. NDT: Test no destructivos. UV: Ultra violeta. τ : Tensión cortante. F: Fuerza aplicada. ∆l : Sección tranversal. ℇ: Deformación (adim). Ν: Índice de Poisson. ݀ℇ trans : Deformación transversal. ݀ℇ axial : Deformación axial. σ E : Límite Elástico. ܧ: Módulo de Young. σ: Tensor de tensiones. A 0 : Sección inicial (mm 2 ). L 0 : Longitud inicial (mm). L: Longitud final (mm). S: Sección final (mm 2 ). S 0 : Sección inicial (mm 2 ). N: Número de ciclos. P: Fuerza aplicada (kgf). D: Diámetro del identador (mm). D: Diámetro de identación (mm). DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 129 HV: Pirámide de Vickers. DPH: Número de la dureza de la pirámide. F: Esfuerzo medido kgf. HV: Dureza medida kgf/mm². HRc: Dureza Rockwell C. HRb: Dureza Rockwell B. Hi: Alto. Med: Medio. Lo: Bajo. LCD: Liquid Crystal Display. Ø: Diámetro. F: Carga total aplicada. HR: Número de dureza Rockwell. E: Constante dependiente de la forma del identador. e: Incremento permanente de la profundidad de penetración debido a la carga mayor aplicada, medido en unidades de 0.002 mm. F: Carga total en kgf. F0: Carga previa en kgf. F1: Carga adicional en kgf. R: Radio (mm). +/- : Desviación en la medida. CBN: Nitruro de Boro Cúbico. Fcc : Estructura cúbica de caras centradas. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 130 ANEXO 3 ALUMINIO. 1. Introducción al aluminio y a sus aleaciones: El aluminio posee una apariencia blanca/plateada; es ligero y se usa en infinidad de aplicaciones. Principalmente, el aluminio es adecuado para la construcción y posee una resistencia a la corrosión elevada (gracias a su capa pasiva de óxido de aluminio, es capaz de renovarse por sí misma de forma espontánea cuando la superficie es dañada). Añadiendo muy pequeñas cantidades de elementos de aleación el aluminio puede aumentar su dureza. Debido a la baja densidad de las aleaciones de aluminio, son especialmente apropiadas para la industria aeroespacial e, incluso, para la industria del automóvil. 2. Descripción del aluminio: El aluminio puro posee un gran número de características deseables. Es un metal blando, duradero, ligero, dúctil y maleable; con una apariencia entre plateado y gris claro dependiendo de su calidad superficial. Además de esto, es un material no magnético. Es posible diluirlo en agua en ciertas formas, pero es insoluble en alcohol. El aluminio es fácil de trabajar, fundir y extruir. Cuando es expuesto al aire, el aluminio posee una gran resistencia a la corrosión debido a la capa de óxido que se crea para prevenirlo de oxidaciones futuras. En el campo de la conductividad, el aluminio es capaz de ser un superconductor, con una temperatura de 1.2 kelvins y un campo magnético de aproximadamente 100 gauss (10 militeslas). El aluminio puro posee una baja resistencia a la tracción. Su fuerza media es 7-11 MPa. Sin embargo, el aluminio puro es muy blando, cuanto más puro es, más blando resulta ser, lo que le hace más susceptible de sufrir deformaciones mecánicas así como la aparición de grietas (para evitar estos daños, el técnico de laboratorio debe usar el disco más fino de SiC al esmerilarlo). DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 131 Otras propiedades del aluminio son su elevada conductividad o que es fácilmente maleable. Es un metal no tóxico (e insípido) por ello es el material preferido a la hora de fabricar latas o máquinas para panaderías, así como bombas para la distribución de líquidos para el consumo humano (el aluminio es ampliamente empleado en la industria del empaquetamiento de alimentos). 3. Aleaciones de aluminio: Las aleaciones de aluminio resultan ser menos resistentes a la corrosión, debido a su sometimiento a reacciones galvánicas (aleaciones hechas con cobre) para obtener las aleaciones más duras. Por otro lado, las aleaciones de aluminio presentan una dureza entre los 200 MPa y los 600 MPa (al aumentar el contenido de material aleante el aluminio se endurece). Cuando las aleaciones de aluminio son sometidas al tratamiento térmico de templado, éstas mejoran sus propiedades mecánicas. El aluminio forma rápidamente aleaciones con numerosos materiales como cobre, zinc, magnesio, manganeso y silicona (por ejemplo, duraluminio). Como dato curioso, señalar que la mayoría de los metales llamados actualmente “aluminio” son en realidad aleaciones del mismo. Los compuestos más importantes formados a partir del aluminio son: • Óxido de aluminio; • Sulfatos; • Sulfato soluble en potasio (alum); • El óxido, alúmina, aparece de forma natural como rubí (Al 2 O 3 ), zafiro, corindón y lija (es empleada para hacer cristales y para recipientes refractarios). DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 132 4. Tabla de propiedades del Aluminio: La siguiente tabla muestra las principales propiedades del aluminio. Símbolo químico Al Número atómico 13 Grupo 13 Periodo 3 Aspecto plateado Bloque p Densidad 2698.4 kg/m3 Masa atómica 26.9815386 u Radio medio 125 pm Radio atómico 118 Radio covalente 118 pm Configuración electrónica [Ne]3s23p1 Electrones por capa 2, 8, 3 Estados de oxidación 3 Óxido anfótero Estructura cristalina cúbica centrada en las caras Estado sólido Punto de fusión 933.47 K Punto de ebullición 2792 K Calor de fusión 10.79 kJ/mol DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 133 Presión de vapor 2,42 × 10-6Pa a 577 K Volumen molar 10,00×10-6m3/mol Electronegatividad 1,61 Calor específico 900 J/(K·kg) Conductividad eléctrica 37,7 × 106S/m Conductividad térmica 237 W/(K·m) TABLA 1: Propiedades generales del aluminio. 5. Estructura atómica del Aluminio: Los átomos de aluminio poseen una estructura cúbica centrada en las caras (CCC). Su energía de apilamiento es de aproximadamente 200 mJ/m 2 . La estructura metalográfica del aluminio se emplea para determinar el tamaño de grano en el proceso de control de calidad del mismo. 6. Usos generales del Aluminio y de sus aleaciones: El Aluminio es el metal no ferroso más empleado. Encontramos aluminio puro solo cuando la Resistencia a la corrosión y/o su maquinabilidad son más importantes que la obtención de fuerza o dureza del material. El aluminio es uno de los metales que retiene la totalidad de la capacidad reflectante de la plata cuando éste se presenta en forma de pequeñas partículas, por tanto, es un material cuyo uso es importante en pinturas plateadas. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 134 Algunos de sus muchos usos, son: • Láminas, tubos, piezas de fundición... (El aluminio es usado para la industria automovilística, aeroespacial, camiones, vagones de tren, bicicletas, etc). • El aluminio es empleado para empaquetar alimentos (por ejemplo, latas). • En el campo de la construcción, el aluminio está presente en la creación de ventanas, puertas; así como en los alambres empleados para la construcción, etc. • Un gran número de artículos del hogar están compuestos de aluminio (utensilios de cocina, por ejemplo). Así como bates de béisbol o relojes. • Las carcasas externas de artículos electrónicos (como ejemplo, la carcasa de un equipo fotográfico). • Las líneas de alta tensión son hechas con aluminio. • “Super Purity Aluminium”, SPA; es decir, un aluminio con un elevado porcentaje de pureza en él (del 99.980% al 99.999%) empleado en el campo de la electrónica y en CD. • Disparadores térmicos para aplicaciones electrónicas como transistores y CPU están hechos con aluminio. • Farolas, mástiles de barcos... hechos también de aluminio. • Un gran número de países (que incluyen Francia, Italia, Polonia, Finlandia, Rumanía) han empleado aluminio para el acuñado de sus monedas (o aleaciones de aluminio). DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 135 7. Comparación de algunas propiedades del Aluminio con otros materiales: El aluminio posee un tercio de la densidad y rigidez del acero. Hablando de su conductividad, el aluminio es un buen conductor del calor y de la electricidad; tiene el 62% de la conductividad del Cobre. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 136 ANEXO 4 COBRE. 1. Introducción al Cobre y sus aleaciones: Una pieza de cobre es fácilmente cambiada de forma y tamaño. Posee un color atractivo y una resistencia a la corrosión buena. Su elevada conductividad térmica lo hace apropiado para la fabricación de tubos, recipientes isotérmicos e intercambiadores de calor en las industrias farmacéuticas, alimentarias y de bebidas. Ya que el cobre posee una gran conductividad eléctrica se emplea en cables, componentes de los interruptores, bobinas del motor y generadores. Sin embargo, en la industria de la electrónica se emplea principalmente cobre libre de oxígeno. 2. Descripción del Cobre: El cobre es maleable, dúctil y extremadamente buen conductor del calor y la electricidad, por ello es ideal para la creación de cables. El cobre posee una reactividad química baja. En un ambiente húmedo, en la superficie del cobre, se forma una capa verdosa que lo protege de otros ataques ya que es una capa que lo hace muy resistente a la corrosión (esta capa es denominada pátina). Cuanto más puro es el cobre, más blando y susceptible a la deformación mecánica y a la aparición de imperfecciones. DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 137 3. Aleaciones de Cobre: Generalmente, las aleaciones de cobre son más duras que el cobre puro, pero poseen una tendencia a la aparición de grietas. Sin embargo, prácticamente la totalidad de elementos que se alean con el cobre son dañados por la conducción de la electricidad, haciendo de la pureza del metal una característica importante. Las aleaciones más establecidas del cobre son: • Bronce; • Latón (aleación de cobre y zinc); • Cobre-estaño-zinc (esta aleación era lo suficientemente fuerte como para emplearse en la producción de pistolas y cañones, era conocida como metal de las armas). • Cobre y níquel (fue el metal más empleado para monedas de baja denominación, esta aleación especial es conocida como cuproníquel). Existe una gran variedad de aleaciones de cobre; sin embargo, zinc (latón) y estaño (bronce) son las más importantes. • El latón es una aleación de cobre con un 5-45% de zinc. El cobre posee una elevada solubilidad para el zinc y sus aleaciones son muy homogéneas. Latón con menos de un 28% de zinc es conocido como ‘latón rojo’ y resulta muy apropiado para mecanizarlo. Aumentando el porcentaje de zinc contenido en la aleación, el latón se endurece y, por tanto, es más mecanizable. Añadiendo aluminio, manganeso, hierro, níquel y estaño, se pueden producir tipos especiales de latón (estas nuevas aleaciones poseen unas propiedades químicas y mecánicas específicas). Adiciones de pequeñas cantidades de plomo aumentan las propiedades mecánicas del latón. • El bronce es una aleación de cobre y estaño que es dividida en aleaciones forjadas, con hasta un 8.5% de estaño; y aleaciones DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 144 Esta capa se crea para prevenir una mayor corrosión de la superficie y para evitar su propagación en la estructura del metal (ya que esta capa es impermeable al agua y al aire, por tanto protege el metal). Además, esta capa se reproduce rápidamente cuando la superficie es rayada. Este fenómeno, la pasivación, se ve en otros materiales como aluminio o titanio. Además, el acero inoxidable ni se corroe ni le aparecen manchas como le ocurre al acero común, aunque no es anticorrosivo (de hecho, su resistencia a la corrosión puede verse adversamente afectada si el metal es usado en un ambiente sin presencia de oxígeno). El acero inoxidable tiene un bajo mantenimiento y un relativamente bajo coste. Debido a estas propiedades, el acero inoxidable es empleado cuando son necesarias las propiedades del acero así como la resistencia a la corrosión. Dependiendo de la estructura cristalina de los aceros existen cinco familias de acero inoxidable. Cada familia tiene un comportamiento metalúrgico diferente. Las familias de acero inoxidable son las siguientes: • Los aceros inoxidables ferríticos son aceros inoxidables con cromo puro. Su contenido en cromo es variable (entre el 12 y el 18%) y con un bajo contenido de carbono. Los aceros inoxidables ferríticos son magnéticos y no se pueden endurecer mediante tratamientos térmicos. • Los aceros martensíticos fueron los primeros aceros inoxidables comercializados. Fueron generalizados gracias a su uso para la fabricación de cubertería. Comparándolos a otros aceros inoxidables, los aceros inoxidables martensíticos tienen un relativamente elevado contenido en carbono (oscila entre un 0.1% y un 1.2%). El acero con cromo puro existe. Contienen entre un 12% y un 18% de cromo. La aleación 410 es la básica, puede ser endurecida mediante los tratamientos térmicos de templado y revenido. Los aceros inoxidables DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 145 martensíticos pueden ser tratados térmicamente para obtener una mayor dureza y una buena ductilidad. • El acero inoxidable austenítico es el resultado de añadir níquel en él en la cantidad suficiente para cambiar su estructura interna a austenita. De hecho, la adición de níquel a las aleaciones de acero inoxidable aumenta su resistencia a la corrosión. Trescientas series de acero inoxidable austenítico son no magnéticas. Su composición es de un 18% de cromo y un 8% de níquel. Los aceros inoxidables austeníticos son los más usados, un 70% de producción. El acero inoxidable austenítico no es posible de endurecer mediante tratamientos térmicos. • Duplex son aceros inoxidables que contienen un porcentaje elevado (entre el 18 y el 28%) de cromo y cantidades moderadas de níquel (entre un 4.5 y un 8%). Su aproximadamente igual cantidad en volumen de ferrita y austenita (una microestructura equilibrada de Duplex) y su composición química, hacen de estos aceros inoxidables unos metales con una resistencia a la corrosión elevada y unas propiedades mecánicas excelentes. (Las aleaciones más conocidas son la 2304 y la 2205). Debido a la adición de cromo, molibdeno y nitrógeno se creó un nuevo grado de Duplex. Se les conoce como Super Duplex. Presenta una mejor resistencia a la aparición de grietas que las estructuras austeníticas habituales o que las Duplex. (La más común es la aleación 2507). • Los aceros inoxidables precipitados pueden ser endurecidos mediante tratamientos térmicos. Se comportan como los martensíticos pero su estructura metalúrgica es diferente. Estos aceros inoxidables combinan una elevada dureza y una gran resistencia a la corrosión. La principal propiedad de un acero inoxidable es su elevada resistencia a la oxidación a temperatura ambiente. Esta propiedad es normalmente conseguida mediante la adición de un 13% en peso, como mínimo, de cromo (mientras que en que en ambientes secos hasta un 26%). DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 146 4. Tabla de propiedades del Acero: La siguiente tabla muestra las principales propiedades del acero. Símbolo químico Fe Número atómico 26 Grupo 8 Periodo 4 Aspecto metálico brillante con un tono grisáceo Bloque d Densidad 7874 kg/m3 Masa atómica 55.845 u Radio medio 140 pm Radio atómico 156 Radio covalente 126 pm Configuración electrónica [Ar]3d64s2 Electrones por capa 2, 8, 14, 2 Estados de oxidación 2, 3 Óxido anfótero Estructura cristalina cúbica centrada en el cuerpo Estado sólido Punto de fusión 1808 K Punto de ebullición 3023 K DISEÑO Y MANUAL DE OPERACIÓN DEL LABORATORIO DE MATERIALES DE LA UNIVERSIDAD DE CIENCIAS APLICADAS DE VARKAUS 147 Calor de fusión 13.8 kJ/mol Presión de vapor 7,05 Pa a 1808 K Electronegatividad 1,83 Calor específico 440 J/(K·kg) Conductividad eléctrica 9,93·106S/m Conductividad térmica 80,2 W/(K·m) TABLA 1: Propiedades generales del acero. 5. Usos generales del Acero y sus aleaciones: El acero es un componente presente en: • Para la construcción de edificios (en aquellos en los que su estructura sea de hormigón se empleará el acero para reforzar la misma). • Para la infraestructura de estadios, rascacielos, puentes, aviones, barcos… etc. • Herramientas de uso general (como tornillos, clavos o destornilladores). • Para la construcción de la carrocería de un coche (pese al creciente uso del aluminio, el acero se emplea en la construcción de la mayoría de las partes del coche). • Equipamiento pesado como apisonadoras. • En armas (para la composición de los chalecos antibalas o para vehículos blindados). • Para la fabricación de electrodomésticos (como por ejemplo, las lavadoras). • Otras aplicaciones comunes que incluyen las tuberías o en mina.