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ANALISIS Y PREVENCION DE FALLOS

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ANALISIS Y PREVENCION DE FALLOS

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  1. ANALISIS Y PREVENCION DE FALLOS INTRODUCCIÓN En la industria es importante la elección del material mas adecuado para su aplicación, sabiendo: Características y propiedades del material. Análisis de fallos: Estudio sistemático de la naturaleza de los distintos modos de fallos. Prevención de fallos: Aplicar conocimientos proporcionados por el análisis para evitar desastres. La información de los materiales es suministrada mediante los ensayos realizados sobre probetas.

  2. Clasificación de ensayos:

  3. CÁLCULO DE LA ENERGÍA DE IMPACTO Ensayos de resiliencia

  4. Los ensayos de resiliencia

  5. ResilienciaTenacidadDuctilidad

  6. Resiliencia:

  7. Existen dos variantes básicas del ensayo de resiliencia desarrolladas ambas a principios del siglo XX.

  8. Ensayo Charpy

  9. Ensayo Izod

  10. Ejemplos de péndulos comerciales: Péndulo de uso didáctico

  11. Péndulo de uso industrial

  12. Péndulos de baja energía

  13. Probetas Norma UNE 7290-72

  14. Algunas probetas comunes son:

  15. Brochadora para realizar la entalla de una probeta

  16. Ensayo Charpy

  17. - Conocidas las alturas inicial y final del martillo Energía inicial:Energía final:Energía absorbida:Resiliencia:

  18. Conocidos los ángulos inicial, α, y final, β, y la longitud L del brazo del martillo Altura inicial: Altura final:Resiliencia:

  19. Datos del ensayo de impacto Charpy para algunas aleaciones

  20. Datos del ensayo de impacto Izod para distintos polímetros

  21. Comparación entre ‘latón rojo’(Cu 23000-061) y una aleación hcp frágil (Mg AM100A)

  22. Variación de la Tª de transición dúctil-frágil con la composición del acero

  23. Energía de impacto Charpy frente a Tª para aleaciones Fe-Mn-0,05C

  24. TENACIDAD DE FRACTURA

  25. Tenacidad:Capacidad de un material para absorber energía antes de la fractura. • Tenacidad de fractura:La resistencia a la fractura de un material cuando existe una grieta. Resistencia a ser roto cuando existe una fisura. • Los materiales muy frágiles tienen valores bajos de tenacidad de fractura (KIC ) al contrario que los más resistentes.

  26. TENACIDAD DE FRACTURA: KICI Carga modo I (uniaxial)C Crítico

  27. Y factor geométrico de orden la unidad tensión total aplicada en el momento de la rotura longitud de una grieta superficial

  28. Valores típicos de tenacidad de fractura (KIC) para distintos materiales

  29. Mecanismos para aumentar la tenacidad de fractura de los cerámicos frenando el avance de la grieta

  30. FATIGA DE MATERIALES ENSAYO DE FATIGA

  31. Definición de Fatiga y ejemplos Fenómeno por el cual la rotura de los materiales bajo cargas dinámicas cíclicas se produce más fácilmente que con cargas estáticas. Forma de rotura que aparece en estructuras que están sometidas a fuerzas cíclicas (puentes, aviones o componentes de máquinas) Es de una gran importancia Implica una deformación elástica del material Su estudio data de mediados del s. XIX

  32. Clasificación ensayos de Fatiga y conceptos importantes • Amplitud constante: Ensayos de bajo número de ciclos (<104-105 ciclos) Ensayos de alto número de ciclos (>104-105 ciclos) • Amplitud variable: Ensayos de alto número de ciclos. • Vida a la fatiga: nº de ciclos hasta rotura. • Resistencia a la fatiga: Máxima tensión bajo la cual el material no se rompe.

  33. Máquinas de ensayo para el estudio del fenómeno Wohler (1819-1914) Máquina de Moore (ensayo de flexión rotativa)

  34. Curvas S-N o de Wohler Curva S-N con límite de fatiga: Curva S-N sin límite de fatiga:

  35. Proceso de rotura INICIO: • Deformación plástica local en la superficie del metal • Discontinuidades acusadas superficiales • Formación de la grieta

  36. PROPAGACIÓN: • ETAPA I: • Propagación de la grieta • de forma lenta • ETAPA II: • Aumento de la velocidad de propagación • Formación de marcas de playa y estrías • ROTURA: • Aumento de la grieta en anchura • Rotura final

  37. Factores que intervienen en la rotura por fatiga DISEÑO: • Gran influencia • Las Discontinuidad geométricas  Concentradoras de tensión • ↑Discontinuidad, ↑concentración de tensiones • Soluciones: Modificar el diseño

  38. TRATAMIENTOS SUPERFICIALES: • Rayas y surcos  Limitan la vida a la fatiga • Soluciones: Mejora del acabado superficial (Procesos de “Granallado” o “Perdigonado”) ENDURECIMIENTO SUPERFICIAL: • Aumento de dureza superficial y vida a la fatiga (Proceso de “Carburación” y “Nitruración”)

  39. Influencia del medio FATIGA TÉRMICA: • A Temperaturas ↑ • Sin aplicación de tensión mecánica • Dilatación y contracción FATIGA CON CORROSIÓN: • Tensión y ataque químico • Reducción del espesor • Aparición de fisuras o picaduras • Corrosión del interior • Disminución de la vida a la fatiga

  40. ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS -Definen la calidad intrínseca de un producto sin deteriorarlo. -Permiten la inspección del 100% de la producción, y la obtención de datos de todo el volumen de un producto o pieza. -Contribuyen a mantener un nivel de calidad uniforme en el producto y en la producción.

  41. ¿Qué es la uniformidad? -Es un índice de calidad de las propiedades físico-químicas y tecnológicas de la pieza. ¿Qué otorga la uniformidad? -Prestigio a la industria, seguridad al proyectista y confianza al usuario. -Es una comprobación de la calidad de lo fabricado.

  42. ENSAYOS POR LIQUIDOS PENETRANTES -Sirven para detectar grietas en la superficie de sólidos no porosos. -Se utiliza un líquido que por capilaridad penetra en las posibles grietas de la pieza. -Aplicable a materiales no magnéticos: aluminio, magnesio, acero inoxidable, cobres, bronces, latones y otras aleaciones y metales. También cerámicas vitrificadas, vidrio y plásticos.

  43. Etapas básicas del ensayo 1. Limpieza y preparación previas de la superficie. 4. Aplicación del Revelador. 5. Observación. 2. Penetración del líquido. 3. Eliminación del exceso de líquido penetrante.

  44. ¿Qué propiedades afectarán a la penetrabilidad de los líquidos? • Viscosidad se recomiendan valores medios. • Tensión superficial y poder humectante  están ligadas del tal forma que contra más baja sea la primera más alta será la segunda. • Volatilidad  debe ser pequeña. • Inercia química Inerte y resistente a la corrosión con respecto a los materiales a inspeccionar. • Toxicidad, olor, irritación de la piel se prefiere que sean inocuos sacrificando algunas características.

  45. Tipos de líquidos penetrantes • -Penetrantes fluorescentes: incorporan en su composición un pigmento fluorescente. • Autoemulsionables: se eliminan con agua. • Postemulsionables: se aplica un emulsificador. • En medio acuoso: se usan en caso de riesgo de incendio. -Penetrantes coloreados: son disoluciones de pigmentos coloreados. Tienen la ventaja de que no se necesita una fuente luminosa especial para observarlos (luz visible).

  46. PROCEDIMIENTO DE LIQUIDOS PENETRANTES • Limpieza de la zona a inspeccionar, con cepillo metálico o trapo húmedo en limpiador. • Aplicación del penetrante, mediante brocha o spray (baño para piezas grandes) • Espera de unos 15-20 min. para que se produzca la penetración.

  47. Eliminación del penetrante, mediante trapos húmedos en eliminador. • Aplicación del revelado. • Espera de unos 15 min. hasta que el revelador haga efecto. • Evaluación del ensayo.

  48. ENSAYOS POR PARTÍCULAS MAGNÉTICAS -Permiten detectar discontinuidades superficiales y subsuperficiales en materiales ferromagnéticos. - Se aplica un campo magnético  provocará la aparición de distorsiones cuyo componente vectorial será perpendicular al campo externo. -Las distorsiones atraen a unos polvos procedentes de una suspensión vertida previamente, mostrando por acumulación y de manera visual las grietas del material.