Fórmulas de mecanizado y engranajes, ensayo Charpy, creep y END

Fórmulas Fundamentales en Mecanizado y Engranajes

Ángulos de Herramienta (Ejemplo)

• Incidencia principal: 8°
• Incidencia secundaria: 6°
• Corte: 68°
• Desprendimiento: 14°
• Total: 90°

Velocidades de Corte ($V_c$)

• $V_c = \frac{3.14 \cdot D \cdot N}{1000}$
• $N = \frac{V_c \cdot 1000}{3.14 \cdot D}$

Conicidad (c)

• $c = \frac{D - d}{L}$
• $c \cdot l = D - d$
• $c \cdot l + d = D$
• $d = D - c \cdot l$
• $\tan(x) = \frac{c}{2}$

Giro

• $Giro = \frac{K}{N}$

Parámetros de Engranajes

• Diámetro primitivo ($d_p$): $d_p = m \cdot z$
• Paso circular ($P_c$): $P_c = 3.14 \cdot m$
• Diámetro interior ($d_i$): $d_i = d_p - 2.5m$
• Altura de diente ($h$): $h = 2.25m$
• Ancho de cara ($B$): $B = 10m$
• Diámetro de centro ($d_C$): $d_C = \frac{d_{p1} + d_{p2}}{2} = \frac{m \cdot z_1 + m \cdot z_2}{2}$

Ensayo de Flexión por Choque (Charpy)

Fundamento del Ensayo Charpy

La norma que define el ensayo de flexión por choque es la EN 10045-1. Esta prueba se fundamenta en romper una probeta entallada de un solo golpe. Con la entalla se consiguen generar esfuerzos triaxiales, por lo que la exigencia solicitada al material es mayor.

Descripción del Péndulo de Charpy

Principalmente, el dispositivo consta de una masa pendular «P» anclada en el extremo de un brazo de longitud «L» que es capaz de oscilar libremente. Desde una altura «H» y con un ángulo «$\alpha$» se deja caer libremente; chocará con la probeta, apoyada en sus extremos por la parte contraria a la entalla, para después de romperla seguir su camino hasta una altura «h» y un ángulo «$\beta$» de llegada, que será marcado por un dispositivo adecuado.

Conclusión e Informe del Ensayo

De forma ordinaria, podemos decir que el ensayo será considerado válido si no aparecen grietas observables a simple vista, es decir, sin emplear ningún tipo de aumentos.

Elementos Clave del Informe de Ensayo (General)

• Referencia a la norma que regula el ensayo.
• Identificación completa de la probeta.
• Forma y dimensiones.
• Método empleado en el ensayo.
• Particularidades relevantes.
• Resultado obtenido.

Requisitos Específicos del Informe Charpy (EN 10045-1)

• Referencia a la norma EN 10045-1.
• Tipo de probeta con sus respectivas medidas.
• Identificación del material empleado.
• Si es posible, se indicará el sentido de extracción y orientación de la muestra.
• Energía nominal de la maza.
• Temperatura a la que se realiza el ensayo.
• Energía absorbida en julios.

Ensayo de Fluencia Viscosa (Creep)

Cuando un cuerpo está sometido a esfuerzos permanentes y elevadas temperaturas, se observan deformaciones progresivas a lo largo del tiempo. Este suceso recibe el nombre de fluencia viscosa o creep.

Etapas de la Curva de Fluencia

• Periodo O-A: El material comienza a deformarse elásticamente, para finalizar el periodo con una transición al estado plástico que dará lugar a la fluencia.
• Periodo A-B (Fluencia Primaria): En este punto comienza la fluencia, definiéndose esta zona como fluencia primaria.
• Periodo B-C (Fluencia Secundaria): Conocido como fluencia secundaria o estado estacionario.
• Periodo C-D (Fluencia Terciaria): El material fluye y se estira de forma muy acentuada, apareciendo una gran estricción en la probeta, que desemboca en su rotura.

Ensayos No Destructivos (END) y Metalografía

Metalografía (Ensayos Microscópicos)

La metalografía es el estudio de la estructura, composición y propiedades de los metales y de sus aleaciones. Estudia las características estructurales de un metal o aleación y su relación con sus propiedades físicas y mecánicas.

Clasificación de Líquidos Penetrantes

1. Tipo 1 (Fluorescentes): Se trata de líquidos penetrantes fluorescentes, los cuales se observan mediante luz ultravioleta (UV).
2. Tipo 2 (Coloreados): Son líquidos penetrantes coloreados, que normalmente poseen una tonalidad «rojo organol», y se pueden observar directamente con luz ordinaria.
3. Tipo 3 (Doble Observación): Se observan de forma directa con luz convencional o mediante luz ultravioleta.

Métodos de Eliminación del Penetrante Superficial

Una vez que el penetrante se ha introducido en las imperfecciones, es el momento de eliminar el sobrante que se encuentre en la superficie.

1. Método A: Líquidos penetrantes eliminables con agua.
2. Método B: Líquidos penetrantes eliminables con post-emulsionante (lipofílico).
3. Método C: Líquidos penetrantes eliminables con disolventes.
4. Método D: Líquidos penetrantes eliminables con post-emulsionante (hidrofílico).

Tipos de Palpadores Ultrasónicos

Palpador Normal

Su nombre se debe a que los ultrasonidos inciden de forma perpendicular a la superficie de la pieza, es decir, en dirección normal a ella.

Palpadores de Doble Cristal

Se podría decir que son dos palpadores en una sola carcasa: mientras un cristal funciona como emisor, el otro lo hace como receptor.

Palpador Angular

En este palpador, el cristal está inclinado un cierto ángulo. Para lograr esta posición se emplea una cuña de plexiglás, logrando de esta forma una incidencia oblicua. Para el acero, este ángulo mínimo es de 33.2°.