ENSAYOS MECANICOS NO DESTRUCTIVOS

Ciencias de los MaterialesMCTR – 201

Cid Román Ángel

Universidad VeracruzanaFacultad de Ingeniería

Ensayos Mecánicos no destructivos

• Son una serie de ensayos cuya finalidad es conocer o evaluar el estado de los materiales (soldaduras, estructuras (puentes,

edificios, etc…), medios de transporte (barcos, aviones, etc…) sin afectar las propiedades y funcionalidad de los materiales examinados.

• Todas las soldaduras o uniones presentan fallos, grietas, defectos, discontinuidades, por ello se debe localizar y determinar el tamaño de muchas discontinuidades o “defectos” que comprometan a la resistencia de la unión/soldadura/material.

[Definición]

[Importancia]

Tipos de Ensayos ☺ Inspección Visual ☺ Radiografía Industrial ☺ Ultrasonido ☺ Líquidos Penetrantes ☺ Partículas Magnéticas ☺ Termovisión ☺ Ensayos Metalograficos ☺ Caracterización por Rayos X

Inspección VisualEl instrumento principal es el ojo humano el cual es complementado con instrumentos de iluminación y medición.

No se requiere de un gran entrenamiento, pero los resultados dependerán de la experiencia y de los conocimientos del inspector

[ DEFINICION ]

Inspección Visual

En la Inspección Visual se revisa:

• – Calibres “cortados”• – Los brazos de la unión• – Concavidad• – Uniones redondeadas hacia dentro• – Convexividad• – Uniones redondeadas hacia afuera• – Superficies lisas, llanas, etc.

Inspección Visual

Radiografía Industrial

Radiografía Industrial• Es un método que utiliza la radiación ionizante de alta energía que al

pasar a través de un material sólido, parte de su energía es atenuada debido a diferencias de espesores, densidad o presencia de discontinuidades.

�• Las variaciones de atenuación o absorción son detectadas y registradas

en una película radiográfica o pantalla fluorescente obteniéndose una imagen de la estructura interna de una pieza o componente.

• Principio básico de la inspección radiográfica. Se basa en la propiedad que poseen los materiales de atenuar o absorber parte de la energía de radiación cuando son expuestos a esta.

Radiografía Industrial

Radiografía IndustrialLas películas para radiografía moderna consisten de una emulsión:

(Una gelatina a base de compuesto de haluro de Ag hidrofílico sensible a la radiación)sobre una flexible base transparente de Tereftalato o Naftalato de Polietileno de 0.175mm de espesor aprox.

Algunas veces contiene una tonalidad de color y está cubierta por ambos lados de la base (0.0125 mm ó 50 mils aprox.).

El efecto de la emulsión por ambos lados resulta en mayor velocidad de exposiciónde la película.

Los haluros de Ag son a base de I y Br

• Su funcionamiento se basa en la impedancia acústica, la que se manifiesta como el producto de la velocidad máxima de propagación del sonido y la densidad del material.

• Actualmente Se utiliza un único aparato que funciona como emisor y receptor, basándose en la propiedad característica del sonido de reflejarse al alcanzar una interfase acústica.

• Permiten detectar discontinuidades superficiales, subsuperficiales e internas, dependiendo del tipo de palpador utilizado y de las frecuencias que se seleccionen dentro de un rango que va desde 0.25 hasta 25 MHz.

[Método de análisis]

Ensayo Ultrasónico

Ensayo Ultrasónico1. El equipo emite impulsos eléctricos que llegan al oscilador (material piezoeléctrico)

que posee el transductor y debido a su cadencia de repetición que está en el orden de magnitud de los millones de ciclos por segundo, excita al oscilador.

2. El cual a su vez excita el plano de partículas próximo, ubicado en la superficie de la pieza bajo ensayo y su vibración pone de manifiesto el avance del frente de ondas que ingresa al material.

3. En su trayectoria el sonido encuentra un cambio de impedancia acústica generado por la discontinuidad interna que vemos en el esquema

4. Refleja parte del sonido que vuelve a través del transductor y el cable hasta llegar al amplificador del equipo para luego ser mostrado en la pantalla en forma de eco.

Ensayo Ultrasónico

Líquidos Penetrantes

Líquidos Penetrantes

• Se utiliza para detectar e identificar discontinuidades presentes en la superficie de los materiales examinados.

• El exceso de solución se elimina de la superficie, y se aplica un revelador. Este actúa como un secante, destacando fácilmente las imperfecciones superficiales, ya sea por la aparición de vivos colores después de aplicar luz UV.

• Es válido para todo tipo de materiales (metales, cerámicos, vidrios, polímeros, composites, etc. …)

Aplicación Líquidos Penetrantes

• En Sólo 4 pasos.

Ventajas y Desventajas

Líquidos Penetrantes

Partículas Magnéticas

• La prueba de partículas magnéticas es un método de prueba para la detección de imperfecciones sobre o debajo de la superficie de metales ferrosoEsta técnica también suele aplicarse en pruebas de soldadura.

• Es una técnica rápida y confiable para detección y localización de grietas superficiales.

• Un flujo magnético es enviado a través del material y en el lugar de la imperfección se forma un campo de fuga que atrae el polvo de hierro que se rocía sobre la superficie, así la longitud de la imperfección puede ser determinada de forma confiable.

• En este ensayo se somete a la pieza a inspeccionar a una magnetización adecuada y se espolvorea partículas finas de material ferromagnético.

Partículas Magnéticas

Partículas Magnéticas

• Se Utiliza para aprovechar la propiedad de ciertos materiales de convertirse en un imán.

• Se deben considerar cuatro propiedades antes de realizar el ensayo.

Magnéticas.

Geométricas.

Movilidad.

Visibilidad.

Ventajas

• Se puede inspeccionar las piezas en serie.

• sus resultados son seguros e inmediatos.

• Es más rápida que los líquidos penetrantes y más económica.

• Equipo relativamente simple, provisto de controles para ajustar la corriente, y un amperímetro visible, conectores para HWDC, FWDC y AC.

• Requiere menor limpieza que Líquidos Penetrantes

Desventajas

• Es aplicable solamente a materiales ferromagnéticos

• Requiere de una fuente de poder.

• No detectará discontinuidades que se encuentren en profundidades mayores de 1/4".

• Generalmente después de la inspección se requiere de una desmagnetización.

• Se requieren dos o más inspecciones secuenciales con diferentes magnetizaciones

Partículas Magnéticas

• Nos permite observar patrones térmicos utilizando cámaras especialmente desarrolladas.

• En lugar de capturar luz visible, estos instrumentos crean imágenes térmicas a partir de la energía infrarroja (IR) medida y convierten la información en imágenes que se corresponden con la temperatura.

Termovisión[La Termovisión como ensayo no destructivo]

• Observación del espacio • Mantenimiento predictivo de maquinaria industrial • Detección de patologías en edificación • Estudio de pérdidas energéticas en edificación • Detección de puente térmico • Salvamento de accidentados • Detección de gases • Medicina • Meteorología • Tareas militares y de seguridad • Estudios de pérdidas energéticas en arquitectura Bioclimática

Termografía[ Utilidades de la Termografía ]

Termografía

Ensayo Metalográfico

• El tamaño de grano • El tamaño, forma y distribución de las fases que comprenden la aleación y

de las inclusiones no metálicas• La presencia de segregaciones y otras irregularidades que profundamente

pueden modificar las propiedades mecánicas y el comportamiento general de un metal.

• El principal instrumento es el microscopio Metalográfico, con el cual es posible examinar una muestra con aumentos que varían entre 50 y 2000.

MetalografíaEs la parte de la metalurgia que estudia las características micro estructural de un metal relacionándolas con las propiedades físicas, químicas y mecánicas.

Características estructurales a estudiar están:

Es la realización de una reseña histórica del material buscando microestructura, inclusiones y tratamientos térmicos a los que haya sido sometido, con el fin de determinar si dicho material cumple con los requisitos para los cuales ha sido diseñado.

Ensayo Metalográfico

Este ensayo sirve para determinar:

• La calidad del deposito.• La distribución de inclusiones no metálicas en el deposito.• El número de pases de soldadura.• La estructura metalúrgica de la zona afectada

térmicamente.• La ubicación y profundidad de la penetración de la

soldadura.

Ensayo MetalográficoExisten dos tipos de Ensayos Metalograficos

Ensayo Macro: la probeta permite examinar la estructura por simple inspección visual o con un aumento muy pequeño (5x, 10x)

Ensayo Micro: es necesario el uso de un microscopio para visualizar la estructura (100x, 200x; 500x)

Ensayo Metalográfico

Caracterización por Rayos-X

Rayos-X

• Son una radiación electromagnética de la misma naturaleza que las ondas de radio, las ondas de microondas, los rayos infrarrojos, la luz visible, los rayos ultravioleta y los rayos gamma.

• Los rayos X surgen de fenómenos extranucleares, a nivel de la órbita electrónica, fundamentalmente producidos por desaceleración de electrones.

• La energía de los rayos X en general se encuentra entre la radiación ultravioleta y los rayos gamma producidos naturalmente.

• Los rayos X son una radiación ionizante porque al interactuar con la materia produce la ionización de los átomos de la misma, es decir, origina partículas con carga (iones).

[ Definición ]

Rayos-X

• Examinar los defectos internos.• Producen una “imagen negativa” en una película o film. • La radiografía muestra la solidez interna de los materiales examinados. • Las posibles imperfecciones se muestran como cambios en la densidad en

la película de la misma manera que se aprecian los “huesos rotos”.

[ Inspección por Rayos-X ]

• Medicina: Explorar el interior del cuerpo humano , Inspeccionar los huesos y detectar tumores o malformaciones internas.

• Seguridad : en aeropuertos y aduanas para la detección materiales peligrosos o ilegales.

• Control de calidad: en la industria de la construcción y de la metalúrgica, se utilizan para determinar la calidad y el contenido de «poros» o intrusiones de aire en el material metálico , también permite ver la calidad de una soldadura.

Rayos-X[Desempeño en Diversidad de Áreas]

Conclusión• Es importante conocer a la perfección uno y cada uno de los

procesos que nos permitan asegurar la rentabilidad y Solidez de nuestros proyectos, ya que de ello depende nuestro éxito.

• Cuantos proyectos Enormes no se han traducido en perdidas millonarias y todo por no llevar el control de calidad debido en cada uno de sus procedimientos.

• La campo de la ingeniería es muy extenso cuya tendencia nos obliga día a día a tener mejores y mayores avances tecnológicos, por lo cual se debe calcular a la perfección todos los riesgos y fallas posibles, para así evitar no solo perdidas en cuanto a recursos, sino también daños irreversibles para la Salud.

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