Comportamiento Mecánico de las Soldaduras PDF

Servicio Nacional de Aprendizaje SUBDIRECCION TECNICOPEDACOCICA CIENCIAS PARA LA METALMECANICA I J''';,·¡ ,:,.'..:...

Servicio Nacional de Aprendizaje SUBDIRECCION TECNICOPEDACOCICA CIENCIAS PARA LA METALMECANICA I J''';,·¡ ,:,.'..: ·. ;\ COMPORTAMIENTO MECA ICO DE LA S SOLDADURAS DIVISION DE INDUSTRIA CARTILLA No.25 Esta obra está bajo una Licencia Creative Commons Atribución-NoComercial­ Compartirlgual 4.0 Internacional. Servido Nacional de Aprendizaje SENA Subdirección Técnico Pedagógica División de Industria CIENCIAS COMPORTAMIENTO MECANICO DE LAS SOLDADURAS ' (, 25 Bloque Modular: so;dadur.a Oxiacetilénica. Especialidad: Soldador de Soplete y Arco  CiRUPO DE TRABAJO Contenido Técnico: Henry Infante Instructor Regional Atlántico David Salas Instructor Regional Valle Adecu«ión Pecfagógko1: Julio Rivera División Agropecuaria Edit.ido por: Sección Publicaciones Dirección General Enero de 1988 llustr.tción, Di.igram.ición y Mont¡¡je: Yolanda Hidrobo Fotocomposkfón: Elizabeth López Pacheco Fotomednic.t: Dionisio Barrera  J [ c_o_N_T_E_N _,_º_º INTRODUCCION 5 OBJETIVO TERMINAL 7 1. ENSAYOS MECANICOS DE MATERIALES 9 ,. Resistencia 9 2. PROPIEDADES MECANICAS DE LAS U JIONES SOLDADAS 15 Resistencia ·1s Dureza 18  INTRODUCCION Las características mecanicas de los materiales son una medida del comportamiento de los mismos bajo distintos tipos de esfuerzos. Si conocemos las propiedades resistentes de los materiales podremos-construir estructuras seguras. Del mismo modo si un operario de soldadura conoce la re­ sistencia de las soldaduras con relacion a la del metal base podrá aplicar la soldadura necesaria, para que su resistencia sea suficiente. Podemos definir la resistencia de un material como su capacidad para soportar cargas sin que se produzca la rotu:-a. 5  OBJETIVO TERMINAL Al terminar el estudio de esta unidad y dada una lista de las propiedades mecánicas, usted estará en capacidad de definirlas. CRITERIO DE EVALUACION: Sin margen de error. 7  1. ENSAYOS MECANICOS DE MATERIALES OBJETIVO INTERMEDIO 1:Al finalizar el estudio de este tema, usted estará en capacidad de conceptuaiizar sobre los ensayos mecánicos. Ri:SIS fENCIA Es la capacidad de un metal para soportar determinados esfuerzos sin romperse, es decir, que resista tensión, golpes. presione , torsión. etc. Tales propiedades se denominan Resistencia a la tracción, flexión, torsión, cizalladura, compresión, dureza, resiliencia. Todas estas propiedades se determinan mediante pruebas o ensayos mecánicos. ENSAYO DE TRACCION la prueba de tracción consiste en someter una o más probetas del material en ensayo a un esfuerzo axial, que tiende a alar­ garla, gradualmente creciente, hasta provocar su rotura. Bajo el esfuerzo de tracción aplicado en forma gradual y continua. desde cero hasta su valor máximo, la probeta se alarga algún tanto, que se medirá después de la rotura haciendo coincidir exactamente las dos partes de la misma. Al mismo tiempo que se alarga, disminuyen las dimensiones transver­ sales de la probeta. 9  Resistencia a la tracción =-- A Fig. 1 PROBETA DESPUES DE ROTURA: APROXIMACION DE LOS DOS TROZO PARA t,.11 ()IR EL ALARGAMIENTO. ENSAYO DE FLEXION Consiste en aplicar a la probeta una carga única situada en su punto medio, o dos cargas, iguales, concentradas y simétricas respecto a los apoyos. La carga debe aplicarse en forma continua, lenta y gradual, hasta que aparezcan grietas en la probeta. 41·-·-Z-1 c:::::::::. __. --· --· l. Fig. 2 ESQUEMA DE LA PRUEBA DE FLEXION ENSAYO DE DUREZA Existen varios métodos para la determinación de la dureza: Brinell, Rockwell, Vickers. Prueba de dureza Brinell La prueba Brinell consiste en marcar sobre la superficie de la pieza en examen una huella permanente, mediante una esfera 10 de acero durísimo sobre la que se aplica, sin choque, una carga prefijada. F d Fig. 3 ESQUEMA DE PRINCIPIO DE LA PRUEBA DE DUREZA BRINELL. Prueba de dureza Rockwe/1 la prueba de dureza Rockwell consiste en hacer penetrar, en dos tiempos, en la capa superficial de la pieza en examen un penetrador de forma prefijada y medir el aumento permanente de la profundidad de penetración. Penetradores para materiales blandos: Bolas de acero templado perfectamente pulidas sin presentar ningún defecto superficial. Para materiales duros: Cono de diamante, con abertura de 120° , redondeado su vértice con radio igual a 0,2 mm. En las siguientes figuras se muestran esquemáticamente las sucesivas posiciones que toma el penetrador, de cono o de bola, durante la realización de la prueba. 11  ROCKWELL C '· + '· ' ' _____¿) ____ ---f ¡. · I I lo r mn p ROCKWELL B F 0 = CARGA !NICIAL DE ASENTAMIENTO F1 = CARGA ADICIONAL I n ="' HUELLA INICIAL PRODUCIDA POR LA CARGA F0 lmax = HUELLA MAXIMA PRODUCIDA POR LA SUMA Dé CARGAS F1 Y F 0 r = RETORNO ELASTICO lp = HUELLA PERMANENTE QUE QUEDA DESPUES DE SUPRIMIR LA CARGA ADICIONAL F 1 e = AUMENTO PERMANENTE DE LA PROFUNDIDAD DE PENETRACION O PROFUNDIDAD DE LA HUELLA PERMANENTE RESPECTO A LA INICIAL. Fig. 4 Prueba de dureza Vickers La prueba Vickers se basa en el mismo principio que la Brinell. Los aparatos para realizar dicha prueba están formados sus­ tancialmente por una bancada, a la que van unidos: el mecanismo para la aplicación de la carga la mesa portaobjetos el soporte del penetrador el microscopio para medir las diagonales de la huella. 12 Penetrador Para la prueba Vickers se emplea un penetrador de diamante en forma de pirámide de base cuadrada, con ángulo en el vértice de 136 °_. es decir, ,gual al ángulo de ataque necesario para conseguir una huella regular. Huella Puesto que el eje del penetrador es normal a 12 superficie en examen, la huella tendrá forma de pirámide regular, y su inter­ sección con ia superficie de la pieza será un cuadrado. El área de la huella, se deduce analíticamente a partir de la longitud de las diagonales del cuadrado, que se mide con el auxilio de un microscopio. F Fig. 5 PENETRADOR CON PUNTA DE DIAMANTE 13  AUTOPRUEBA 1. La prueba de _________ consiste en someter una o más _________ del material en _______ a un esfuerzo _________ que tiende a _____ 2. Brinell, Vickers, Rockwell son métodos para determinar: a. Tracción b. Flexión c. Dureza d. Torsión 14 2. PROPIEDADES MECANICAS DE LAS UNIONES SOLDADAS OBJETIVO INTERMEDIO 2: Al terminar el estudio de este tema, usted estará en capacidad de diferenciar las propiedades mecánicas de las uniones soldadas. Las propiedades mecánicas determinan la aptitud de un material para resistir las fuerzas externas que tienden a deformarlo. Estas propiedades mecánicas son: Resistencia Dureza RESISTENCIA Oposición de un material a deformarse o separarse de sus más pequeñas partículas. Siempre hay una deformación causada por fuerzas externas. Según estas fuerzas la resistencia se llama: A la tracción A la compresión A la flexión A la torsión Al cizallamiento (corte) Al impacto (resiliencia) 15 RESISTENCIA A LA TRACCION Capacidad que tiene el material para soportar fuerzas que intentan alargarlo. Es una de las propiedades mecánicas más importantes.· F Fig.6 RESISTENCIA A LA COMPRESION Capacidad que tiene el material para resistir cargas que pre­ tenden aplastarlo o comprimirlo. Si comparamos el sentido de las fuerzas, la compresión es el esfuerzo opuesto a la tracción. F Fig. 7 RESISTENCIA A LA FLEXION Capacidad de un material para soportar cargas que intentan curvados o flexarlos. F Fig. 8 16 RESISTENCIA A LA TORSION Capacidad que posee un material para resistir cargas que intentan girarlo. RESISTENCIA A LA CORTADURA Propiedad de un material para impedir que una parte del mismo se desplace o deslice con relación a la otra. Fig. 10 RESISTENCIA AL IMPACTO Capacidad del material para soportar cargas aplicadas brus­ camente (choque). 17 Cuanto mayor es la resistencia al impacto de un material, mayor es la cantidad de energía requerida para romperlo. Fig. 11 DUREZA Oposición del material a ser rayado o penetrado por otro. F Fig.12 18  AUTOPRUEBA FINAL Dada la lista de propiedades mecánicas y la lista de definiciones de esas propiedades, formar las parejas correspondientes, colocando dentro del paréntesis la letra adecuada: PROPIEDADES DEFINICIONES MECANICAS Resistencia a: la Tracción a. Capacidad de un material para resistir cargas que intentan gi­ la Compresión rarlo. b. Capacidad del material para la Flexión soportar cargas apiicadas brus­ camente. la Torsión c. Capacidad de un material para la Cizalladura resistir cargas que pretenden aplastarlo. al Impacto d. Propiedad de un metal para impedir que una parte del mis­ Dureza mo se deslice en relación con la otra. e. Capacidad de un material para resistir cargas que intentan doblarlos. f. Oposición de un material a ser penetrado por otro. g. Propiedad de un material para impedir ser alargado. 19  RESPUESTAS A LA AUTOPRUEBA FINAL g e e a d b f 21  BIBLIOCRAFIA COLECCIONES BASICAS SENA. Diciembre 1977. LUCCHESI, Domenico. Ensayos Mecánicos de los Materiales Metálicos. Editorial Labor. Barcelona, 1a. edición, 1973. 166 páginas. 22  CARTILLAS DE CIENCIAS PARA LA FAMILIA OCUPACIONAL METALMECANICA BLOQUES MODULAR S CARTILLAS 1. Estados físicos de la mat. y sus carac1cris1icas 1. Mezda de- susranCidS 3. r Jlor y l