Fundamentos Ensayos Mecánicos

7/25/2019 Fundamentos Ensayos Mecánicos

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Módulo I: ENSAYOS MECÁNICOS EN

ACEROS Y UNIONES SOLDADAS

Curso TallerControl de Calidad de los Productos

Metalec!nicos

Dirección Regional de la ProducciónPiura

DIRECCION DE INDUSTRIA



INTRODUCCIÓN

- El estudio de las propiedadesmecánicas se refere a la

respuesta de un cuerpo cuandose le somete a una uerzaexterna.

- Para los materiales estructurales, permiten responder a las

cuestiones: Cuánto resiste? cuál



Para los metales, esta inormación se obtiene medianteel ensao de tracción.

1.- ENSAYO DE TRACCIÓN La "ro#eta del aterial es soetida a tensión a $elocidad constante % se

re&istra la car&a necesaria "ara "roducir un deterinado alar&aiento'

El resultado es una &r!(ica es(uer)o*de(oración +, $s' -.'

!ongitudcalibrada,

!o



Cur$aIn&enieril

Cur$areal

E

,

/

-El !0io $alor de es(uer)o o tensión alcan)ado en la

&r!1ca es el $alor de la resistencia a la tracción σu.

" El esuerzo o tensión ingenieril ##σu = P $carga aplicada% / A0 $sección

trans&ersal%



2.- ENSAYO DE DO!ADO O "!E#IÓN 2uer)a controlada 3ue auenta "aulatinaente

4asta 3ue la #arra se do#la co"letaente o

coien)an a a"arecer las "rieras &rietas' 5eneralente "ara c6c de acero soldado o #arras de

construcción'



$.- DURE%A El $alor de dure)a sir$e coo co"aración entre ateriales o

trataientos' E0isten tres cate&or7as de "rue#as de dure)a:

Dure&a el'()ica'* Mide con un escleróetro un artillo deun deterinado "eso cae li#reente so#re la su"er1cie delaterial % se ide el re#ote en un disco &raduado'

"'e coloca el esp(cimen sobre la base

metálica, permitiendo que el durómetro ba)elibremente que la agu)a indentora est( encontacto con el esp(cimen, *asta obtener uncontacto frme entre ellos tomar la lecturainstantánea $+ s%.-A a%or re#ote8 a%or ser! la dure)a'-Es el 9nico 3ue no dea 4uella'*Al&unos elastóeros se co"aran en estaescala8 as7 iso se a"lica "ara edir laresistencia del concreto'





Dure&a al cor)e o a*ra(ión'* +Prue#a de ra%ado. La escala Mo4s usada en ineralo&7a8 considera una escala

ar#itraria de ; < =;8 ordenando una serie de inerales'

Se intenta ra%ar el aterial o#eto8 con el aterial !s duro3ue se conoce8 "ro#ando con los si&uientes 4asta lle&ar a unaterial 3ue no le ra%a8 entonces se dice 3ue tiene esanueración'



Re(i()encia al +arcado o inden)ación'*

A"licar una car&a so#re un indentador o arcador 3ue sea"lica so#re un aterial durante =;*>; se&undos'

Ensa%o Roc?@ell % rinell'

Roc,ell: Car&a a"licada % la "ro(undidad de la 4uella' rinell: Car&a a"licada % di!etro de 4uella % "or ende el

!rea de la 4uella con "recisión % con ello se calcula el n9erode dure)a a"ro0' de resistencia a la tracción'

* Los ateriales duros "eriten ediciones de 4asta B;;N8

!s all! re3uieren el uso de una es(era de car#uro de Tun&stenoor la de(oración' Se uede lle ar a $alores de 4asta B;N'





ICRODURE%A Siilar a #rinell con indentadores de diaante % car&as "e3ueas

$aria#les8 cu%as 4uellas sólo se o#ser$an en icrosco"io' Para "ro#ar "artes "e3ueas % secciones del&adas8 "ero con a%o

"re"aración su"er1cial'

;';F;GHLG

/ic,er(: Indentador "iraidal #asecuadrada con !n&ulo de => entrecaras' uella cuadrada'

0noo Indentador "iraidal#ase ró#ica con !n&ulos de =>;% =FG>;J' uella es un ro#o condia&onales di(erentes'





3.- RESI!IENCIA4 IPACTO* Ener&7a a#sor#ida en la rotura de una "ro#eta norali)ada "roducida"or un &ol"e seco de un artillo en su ca7da'

*Utili)a un artillo de "Kndulo' Parte de la ener&7a se usa "ara ro"er

la "ro#eta8 "or lo tanto el artillo se ele$ar! 4asta una altura enor'Por lo &eneral el tra#ao a#sor#ido nos lo da directaente el a"arato'

El $alor de la resiliencia +. se de(ine coo el tra#ao de rotura

"or unidad de su"er1cie A +sección de la "ro#eta.:

6 A

El ensa%o "erite deterinar la te"eratura de transición

d9ctil*(r!&il +Titanic.'



5.- "ATI6A Perite edir la resistencia 3ue "resenta un aterial a es(uer)os

re"etiti$os8 3ue "ueden $ariar en el tie"o8 % cu%os $alores sean

in(eriores a los de rotura8 "uedan "ro$ocar su rotura'

Las "ie)as se "ueden ro"er a es(uer)os unitarios in(eriores ales(uer)o de rotura8 si el es(uer)o se re"ite un N de $eces'



ATERIA!ES PARA IN6ENIER7A

Aleacione( 89rrea( :8erro(a(;- Aceros al car#ono-

Aceros de #aa aleación- Aceros aleados- 2undiciones

Aleacione( 89rrea( :8erro(a(;- Aceros al car#ono-

Aceros de #aa aleación- Aceros aleados- 2undiciones



ALEACIN'* Metales no "uros +etal #ase. %

cantidades de otros eleentos +aleantes.(oran una solución sólida'

A!EACIONES "ERROSAS.-- M!s del ;Q del "eso de los ateriales

usados "or el 4o#re en a"licacionesli&adas al so"orte de es(uer)os %

transisión de "otencia de#ido a su altaresistencia8 alta ductilidad % tenacidad %#ao costo'

ó



Aleación "e < C. Dos &randes cate&or7as8

;';B CQ G'=Q son aceros

G'= CQ 'B; Q son (undiciones

ACEROS 1= cla(i>cación: Si C es al BQ de #aa aleación'

Si C es al BQ son aleados'

Los eleentos de aleación increentan costo del aterial eoralas "ro"iedades ec!nicas % 3u7icas'

2da. Cla(i>cación: aceros de bao !C " 0.#$

de %edio !C 0.#&' !C " 0.(

alto !C ) 0.(

!o( acero( con ?.?5@[email protected] B ?.25-1 n acero( alcar*ono (i+le'

!a obtención parte del mineral de *ierro $etalurgia

extracti&a%, a tra&(s de un proceso t(rmico $reducciónt(rmica%.



Elementos

de aleación





-Los aceros al car#ono "ueden tener #uena resistenciaec!nica "ero al&unas $eces "oseen "oca tenacidad %#aa resistencia a la corrosión u o0idación'

-Los aceros aleados contienen: N78 Cr8 Mo8 V8 Si8 Cu8 Al88 Ti8 Co8 8 3ue se aaden al acero "ara eoraral&unas "ro"iedades'

-El Instituto Aericano "ara el ierro % el acero +AISI. %la Sociedad Aericana de In&enieros Autootrices+SAE.8 4an desi&nado "or con$ención las aleacionesde acero al car#ono8 ediante un sistea nuKrico:

las G "rieras ci(ras indican el eleento de aleación %las dos 9ltias el "orcentae de car#ono' E': =;;8=;B8 =;;8 =;8 etc'

-

Las co"osiciones $ar7an dentro de los l7itesace"ta#les "ara el control de calidad industrial +Ver



Acero( de al)a re(i()encia B *aa aleación:S!A;-Son aceros icroaleados8 QC ;'GQ8 #ao

QMn8 P8 Si8 Cr8 N78 Mo =Q % "e3ueos Qs deN#8 V8 Ti'- Ele$ado l7ite el!stico8 alta resistencia % #aate"eratura de transición de d9ctil a (r!&il'-USOS CO!UNAS DE EDI"ICIOS A!TOS4 PUENTES4TRENES4 ETC4

Acero( de al)a aleación-El total de eleentos de aleación distinto alcar#ono su"era el BQ en "eso'-El costo de este acero es su"erior "or loseleentos de aleación'-Se e oran las ro iedades'

Acero( InoFida*le( :aleación "e Cr.



Acero( InoFida*le( :aleación "e <Cr.'

- Resistencia a la corrosión8 Cr =GQ 8 (ora ca"as de "rotección de ó0idos decroo'

- Cr G;Q "ro"orciona #uena resistencia a la alta te"eratura+acerosre(ractarios.'

Aceros Austen*ticos, Se adiciona Mo "ara reducir el ata3ue "or "icaduras a altate"eratura' aa resistencia ec!nica8 alta de(oración8 no a&nKticos'

- USOS EGUIPO GUIRHR6ICO Y GU7ICO4 INDUSTRIA A!IENTARIA4TUER7AS4 TANGUES4 ETC.

Aceros Du+le, , "ro"iedades interedias'

- USOS EGUIPO PETROGU7ICO4 EES4 ETC

Aceros ino,idables -err*ticos, Q Cr =G % QC es #ao +;'=*;'GQ.' Son

a&nKticos'- USO DOJSTICO4 ESTRUCT. ARGUITECTÓNICAS4 TUOS DE ESCAPE4 ETC

Aceros ino,idables %artens*ticos, Cr +=GQ*=Q. % C +a%or i&ual al ;'=;Q.'

*Trataientos tKricos "ara alcan)ar #uenas "ro"iedades ec!nicas

* Alta resistencia ec!nica8 #aa resistencia a la corrosión' Son a&nKticos'-



-Acero( ara erra+ien)a('

- Alta resistencia ec!nica % dure)a'

- Se usan "ara cortar o dar (ora a otros ateriales %tienen alto Q de car#ono'

- Para eorar la tenacidad se adiciona Si'

- Para tener resistencia al des&aste en caliente se

a&re&a 8 Mo8 V8 Cr % Mn'- Los aceros r!"idos se usan "ara ecani)ado +cortes.

a alta $elocidad'

- USOS CUCI!!AS DE CORTE Y AGUINADO.



"UNDICIONES "ERROSAS Son aleaciones 2e*C*Si con QC G'=Q con &ra1to + C . en su

icroestructura' TIPOS:

- undiciones blancas'*Son duros % (r!&iles' Velocidad de en(riaiento es alta'

*No son a3uina#les ni so"ortan tensiones'

*USOS TRITURADORAS4 O!INOS DE ARTI!!OS4 ETC.

- undiciones rises'

*Son (r!&iles'

*uena resistencia al des&aste % #uena aorti&uación en $i#raciones'

* USOS ASES DE GUINAS4 !OGUES DE CI!INDROS4 ETC..

- undiciones nodulares d1ctiles2'

*Ma%or resistencia ec!nica % ductilidad 3ue las (undiciones &rises'*uena resistencia al des&aste % (!cil de ecani)ar'

* USOS EN6RANAES4 CI6UEKA!ES4 PISTONES4 CUERPOS DEOA.

- undición %aleable'

*Parte de (undiciones #lancas 3ue son lue&o tratadas tKricaente'*USOS PARTES DE A . A6RICO!A INDUSTRIA! Y DE TRANSPORTE.



CÓDI6OS PARA SO!DADURA

Con)e+lan alcance(4 cali>cación de

rocedi+ien)o(4 de (oldadore(4 di(eLo Brearación de un)a(4 nor+a( ara no-de()ruc)iMo(4 e)c.

API 11?3: Standard (or eldin& Pi"elines and

Related 2acilities'◦ Para la industria "etrolera'

AS D1.14 D1.24 .D1Q.1: Structural @eldin&code'◦ Para la industria etal ec!nica en &eneral'

ASE SECCIÓN I#: oiler and "ressure $esselcode'◦ Para las industrias "roducti$as en &eneral +no

"etroleras.'



TIPOS DEUNION



TIPOS DE SO!DADURAS



Partes de untas soldadas

DE"ECTOS DE SO!DADURA



DE"ECTOS DE SO!DADURA* POROSIDAD

POROSIDAD



* POROSIDAD

* OTROS





De*ido al ciclo )9r+ico alicado4 no e((u>cien)e conocer en 8or+a ai(lada la(

roiedade( del +e)al de *a(e B del+e)al de aor)e4 (ino ue de*e (a*er(eel co+or)a+ien)o del (i()e+a e)al

a(e - %AC - e)al de Soldadura.:Con)rol de calidad o (anidad de launión (oldada;

E()o (e reali&a a )raM9( de la

Cali>cación del Procedi+ien)o deSoldadura.



DOCUENTOS DESO!DADURAPS: Es"eci1cación del

"rocediiento de soldadura' +Antesde ensa%os.'PGR: Re&istro del "rocediiento de

soldadura' +Des"uKs de ensa%os.'





ENSAYOS PARA

CA!I"ICACIÓN DEPROCEDIIENTOS

DE SO!DADURA



ENSAYOS

ENSAYO DE TRACCIN O WTENSION TESTX +Sección reducida o co"leta.ENSAYO DE DOLADO 5UIADO WEND

TESTX +Ra7)8 cara % de lado.ENSAYO MACROESTRUCTURAL O

WMACROTESTX

ENSAYO DE LA ENTALLA O WNICREAXENSAYO DE 2RACTURA 2ILETE

En(aBo de )racción :Ten(ion Te();



En(aBo de )racción :Ten(ion Te();.La soldadura es ace"tada si la "ro#eta ro"e (uera

de la soldadura % )ona de (usión8 es decir en aterial

#ase8 % 3ue resistencia a la tracción no sea BQenos #aa 3ue Kste' Si (ueran dos etales #aseres"ecto al enor'

Pro*e)a

N

Area:++2

;

E(e(or

:++;

Carga

'F.

:0N;

Tracción

:Pa;

O*(erMacione(

T1=>;'B

'H F;'== B>F';=

"rac)uradc)il4

8uera delcordón de(oldadura

T2 12.3Q

.Q .Q1

52Q.1V

"rac)ura

dc)il48uera delcordón de(oldaduraPro*e

)a N

Area:++2

;

Carga

:N;

Ten(ión

:Pa;O*(erMacione(

T1='>

GH;F'H

HF';;"rac)ura 8uera del

cordón de (oldadura

T21?.

5

Q?WV

?.QV5?2.V?

"rac)ura 8uera del

cordón de (oldadura

API 11?3

E d d *l d



En(aBo de do*lado.Deterina ri&ide)8 solda#ilidad % ductilidad de una

unión soldada en etales' Este ensa%o es cualitati$o'

La "ro#eta de#e ser ca"a) de so"ortar el do#lado 3uese le eerce8 sin su"erar los l7ites de de(ectos"eritidos "or la nora o códi&o utili)ado +>(ura( @(1XQ :$++;4 (u+a )o)al no Z $XQ :1?++; B en *orde(

@( [ :++;.'

Pro*e)aN

O*(erMacione(

Cara 1 Sin de8ec)o(Cara 2 Sin de8ec)o(

Ra\& 1 ?1 "i(ura de 1.5++. No (uera +'F.er+i)ido.



RAIZ

• En(aBo de la en)alla :Nic, rea,;



Pro*e)aN

O*(erMacione(

1 ?1 oo de e& de 1.5 ++F ?.W ++.

=G

En(aBo de la en)alla :Nic, rea,;.:Sólo ara API 11?3;

• olsas de aire +oos de "e).no =6=X+=8B. % suatotal GQ toda !rea'

• Inclusiones s =6>GX+;8H.de "ro(undidad8 no s =6HX+>8=H. o [ es"esor'

• De#e 4a#er "or lo enos [X+=G8F. de #uena

soldadura entre inclusiones'

En(aBo +acroe()ruc)ural o



En(aBo +acroe()ruc)ural oacro)e()

:general+en)e ara (oldadura de>le)e;O#ser$ación a #aos auentos ediante lu"as

etalo&r!1cas de una su"er1cie8 tras una adecuada"re"aración su"er1cial % "osterior ata3ue 3u7ico "aracontrastar % resaltar )onas de interKs'

El 1lete de#e ostrar (usión en la ra7) de la soldadura"ero no necesariaente !s all! de la ra7)' El etal desoldadura % la )ona a(ectada "or el calor de#e estarli#re de 1suras8 "oros % otros'

Pro*e)aN

Reac)iMo O*(erMacione(

1 " B 2O Un oro de?.Q++.



Pro*e)aN

Reac)iMo O*(erMacione(

2 Ni)al al2

"u(ión inco+le)a. No ]aBre(encia de oro( ni

>(ura(.

En(aBo de 8rac)ura en >le)e



En(aBo de 8rac)ura en >le)e :Sólo ara (oldadura de >le)e; La su"er1cie (racturada no de#er! ostrar &rietas o (usión

inco"leta en la ra7)' La sua de las lon&itudes de las inclusiones % "orosidad $isi#le

no de#e e0ceder 8B'

Pro*e)a N

Ten(ión O*(erMacione(

1 En el 1lete Pre(en)a *uena duc)ilidad

2 En el >le)e Pre(en)a *uena duc)ilidad

PROETAS SO!DADAS



PROETAS SO!DADAS P!ANCAS

EF)ra\da de ASE oiler and Pre((ure /e((elCode. -Sec)ion I# elding and ra&ing

Guali>ca)ion(.

TUER7AS

Tracción



TUER7AS

Plegado de

Ra\&

SecciónReducida

Plegadode Cara

Plega

do deCara

Plegado deRa\&Tracción

SecciónReducida



UESTRAS PARA TENSIÓN

API ==;

6UIADO



6UIADO



UESTRA PARA ENTA!!A

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