Procesos y Discontinuidades

Discontinuidades en los Discontinuidades en los materialesmateriales

Algunos productos o materiales son de uso decorativo, por lo tanto su resistencia a los esfuerzos es, simplemente, inexistente, aunque necesiten cierta inspección.

Existe otro tipo de productos y materiales que si requieren pruebas y evaluación, son aquellos que estarán sujetos a esfuerzos, donde una falla o discontinuidad puede ser la causa de una costosa reparación, peligro para otros productos, estructuras e inclusive vidas humanas.

Si la discontinuidad presente trata de ser detectada por Ensayos No Destructivos, estos deben ser seleccionados, aplicados e interpretados con cuidado y sobre la base de un conocimiento válido de los mecanismos de falla y sus causas.


Es más que evidente que el conocimiento de los materiales, sus propiedades y discontinuidades típicas, de acuerdo con su proceso de fabricación o condiciones de operación, ayudará notablemente a los técnicos al realizar una prueba, y tomando en cuenta que la mayoría de las técnicas de inspección son recomendadas para un tipo de discontinuidad específica, el conocimiento de estas discontinuidades típicas ayudará a seleccionar el método más adecuado.


Las discontinuidades se clasifican por su origen en::

InherentesInherentesAquellas relacionadas con la

solidificación de metal fundido y vaciado. Se subdividen en:

a)a) De fundición primaria o en materia De fundición primaria o en materia primaprima

Relacionadas con la fusión y solidificación del lingote original.

b)b) De fundición secundariaDe fundición secundariaRelacionadas con la fundición, vaciado

y solidificación de un artículo fundido; causadas por las variables propias de fabricación, tales como: humedad,

alimentación, temperatura inadecuada, etc.


ProcesoProcesoLas relacionadas y originadas en los

diferentes procesos de manufactura, tales como: Forjado, maquinado, rolado, soldado, extruido,tratamientos térmicos, etc.

ServicioServicioLas relacionadas y ocasionadas por

condiciones de servicio de los materiales, como esfuerzos,corrosión, fatiga. Algunas ocasiones este tipo de

discontinuidades son producidas por otras presentes en el material, también pueden originarse por un mal diseño de la pieza.


a) InclusionesInclusiones. Partículas de material como escoria, óxido y sulfuros, de forma irregular.

CabezaCaliente

Porosidad

Contracción Inclusión

Lingote

Algunas discontinuidades típicas en el lingote son:

Inherentes de Fundición PrimariaInherentes de Fundición Primaria

b) PorosidadPorosidad. Causada por gas insoluble atrapado en la solidificación.

c) Contracción (Rechupe)Contracción (Rechupe). Causada por contracción durante la solidificación.

d) SegregacionesSegregaciones. Distribución no uniforme de los elementos.

a) Traslape en frío

b) Desgarre en caliente (Grietas por contracción)

c) Cavidades por contracción

d) Microcontracciones

e) Sopladuras

f) Porosidad

g) Contracción

Discontinuidades típicas en piezas fundidas:

Inherentes de Fundición Inherentes de Fundición SecundariaSecundaria

Molde

a)a)Traslape en fríoTraslape en frío

Producido por cualquier causa que origine la solidificación de una superficie antes que otro metal fluya sobre ella


Traslape en Frío

a)


Molde

b)b) Desgarre en Caliente Desgarre en Caliente (Grietas por Contracción)(Grietas por Contracción)

Se produce por la diferencia en velocidades de solidificación y enfriamiento, que ocasiona diferentes contracciones en secciones delgadas y gruesas en piezas de geometría complicada.

Desgarre en Caliente

El metal Fundidollena el molde

Cavidad porContracción

El metal Fundidoha solidificado

Entrada demetal Fundido

c)c)Cavidades por ContracciónCavidades por ContracciónHuecos causados por la falta de metal, el suficiente para compensar la contracción volumétrica que ocurre durante la solidificación.


Entrada demetal Fundido


d)d) MicrocontracciónMicrocontracciónHuecos superficiales y pequeños que aparecen en la entrada del metal o boca de alimentación. También ocurren cuando el metal fluye de una sección delgada a una sección gruesa

Las discontinuidades producidas en procesos de rolado y forjado son:

ConformadoConformado

Rolado:Rolado:

a) Laminaciones b) Costuras

c) Inclusiones

Forja:Forja:

a) Traslapesb) Grietas (Reventadas o reventón)c) Copos (grietas por hidrógeno)

D e P r o c e s oD e P r o c e s o

Laminaciones

Placa

RoladoRoladoa)a)LaminacionesLaminaciones

Producidas en los procesos de conformado, producto de discontinuidades inherentes en el lingote. Son aplanadas, delgadas, paralelas a la superficie del material y en la dirección del conformado.



RoladoRoladob)b)CosturasCosturas

Discontinuidades superficiales en forma de líneas continuas o intermitentes, poco profundas y muy cerradas (finas), paralelas al grano. Originadas por discontinuidades presentes en el billet o lingote.

Costuras

Inclusiones noMetálicas

Rodillos

ForjadoForjadoc)c) TraslapeTraslape

Son líneas no muy apretadas o adheridas a la superficie y generalmente penetran con un ángulo pequeño. Es causado porque parte del metal se desliza o dobla sobre la misma superficie de la pieza.

Dado

Traslape de Forja


Reventadas ExternasReventada Interna

ForjadoForjadod)d)ReventadaReventada

Ruptura causada por temperaturas inapropiadas de forja, trabajo excesivo o movimiento del metal durante el forjado.

Pueden ser internas o abiertas a la superficie


ForjadoForjadoe)e)CoposCopos

Fisuras internas extremadamente delgadas y alineadas con el grano.

Las causas que originan estas discontinuidades son: tensiones localizadas, producidas por la transformación; disminución de la solubilidad del hidrógeno durante el enfriamiento



Tratamiento TérmicoTratamiento Térmicoa)a) GrietasGrietas

Son causadas por la concentración de esfuerzos durante el calentamiento y enfriamiento desigual entre secciones delgadas y gruesas.

No tienen dirección especifica y empiezan normalmente en esquinas agudas las cuales actúan como puntos de concentración de esfuerzos

Maquinado o Maquinado o EsmeriladoEsmerilado

a)a) Grietas.Grietas.

Causadas por esfuerzos producidos por calentamiento excesivo local entre la herramienta y la superficie del metal. Son superficiales, poco profundas, ocurren en grupos y generalmente en superficies endurecidas, con recubrimiento.


SoldaduraSoldaduraLa mayoría de procesos de soldadura consisten en unir dos piezas de metal para satisfacer una especificación, dibujo o cualquier otro requisito. Están disponibles sobre cuarenta procesos de soldadura diferentes: la soldadura con arco, con gas, de resistencia, etc. Sin importar el proceso, existen tres variables comunes:

Una fuente de calor

Una fuente de protección

Una fuente de elementos químicos


SoldaduraSoldaduraEl control de las variables es esencial y cuando alguna de ellas se vuelve inestable se puede esperar que se presente una variedad de discontinuidades.

Las discontinuidades que se producen y que el técnico debe poner en evidencia, pueden ser de índole diversa. Algunas son inherentes al procedimiento empleado, otras son comunes a casi todos los procedimientos.


SoldaduraSoldaduraEn ocasiones, son provocadas por la inexperiencia o negligencia del soldador (posición incorrecta del electrodo, eliminación insuficiente de escoria). También, se deben a que no se han ajustado en forma conveniente los parámetros del proceso (intensidad inadecuada, velocidad de desplazamiento del arco demasiado elevada). Por último, existen discontinuidades debidas a una unión deficiente (tipo de preparación inadecuada para el espesor de la placa, electrodo mal indicado para el tipo de material a soldar).


SoldaduraSoldaduraLas discontinuidades en soldadura Las discontinuidades en soldadura pueden agruparse como sigue:pueden agruparse como sigue:

1)1) En el paso de raízEn el paso de raíz

2)2) En el paso finalEn el paso final

3)3) InternasInternas

4)4) PorosidadPorosidad

5)5) GrietasGrietas


Falta de Penetración con Falta de Penetración con DesalineamientoDesalineamiento

Es la falta de fusión de una de las caras de raíz, debido a que las caras de raíz no se encuentran alineadas.

Penetración InadecuadaPenetración Inadecuada

Están presentes las aristas de la cara de raíz. Ocurre cuando no se alcanza la temperatura de fusión del metal base, debido a diferentes razones.

En el Paso de En el Paso de Raíz:Raíz:


QuemadaQuemada

Es una depresión severa en la raíz, cuando por penetración excesiva la raíz ha perdido parte del metal. Generalmente no es alargada.

Concavidad en la RaízConcavidad en la Raíz

El paso de raíz funde ambas caras, pero al centro del cordón de raíz se presenta una depresión o cavidad debida a la contracción del metal



Fusión IncompletaFusión Incompletaen el Paso de Raízen el Paso de Raíz

Es la falta de fusión entre una de las caras de raíz y el material de aporte en el paso de raíz.

SocavadoSocavado

Es una ranura en el metal base a lo largo del borde del cordón de raíz.



Penetración ExcesivaPenetración Excesiva

Exceso de metal de soldadura de aporte en el cordón de raíz. Se puede extender a lo largo del cordón de raíz o en zonas aisladas

DesalineamientoDesalineamiento

Cuando los elementos soldados no se encuentran alineados.



Falta de Fusión en el Paso Falta de Fusión en el Paso FinalFinal

Es la falta de fusión entre una de las caras de ranura y el material de soldadura, en el paso final.

Llenado IncompletoLlenado Incompleto

Falta de metal de soldadura en el paso final.

En el Paso Final:En el Paso Final:


Refuerzo InadecuadoRefuerzo Inadecuado

Una depresión en el paso final o corona de la soldadura, resultando un espesor en la soldadura menor que en el metal base.

Socavado ExternoSocavado Externo

Una ranura en el metal base a lo largo del borde del paso final.



Refuerzo excesivoRefuerzo excesivo

Exceso de metal de soldadura en el paso final.



Inclusiones Alargadas ( Líneas )Inclusiones Alargadas ( Líneas )

Material no metálico, atrapado entre los cordones de la soldadura. Orientadas en dirección paralela al eje de la soldadura. Se presentan en líneas continuas o intermitentes, sencillas o paralelas.

Internas:Internas:


Inclusiones Aisladas (Inclusiones)Inclusiones Aisladas (Inclusiones)

Material no metálico, atrapado entre los cordones de la soldadura. Son de forma irregular ligeramente alargadas, agrupadas o aisladas, y distribuidas al azar.

Internas:Internas:


Falta de fusión o fusión incompleta (entre metal Falta de fusión o fusión incompleta (entre metal base y de aporte) base y de aporte)

Cuando no existe fusión entre el metal de base (la cara de la ranura o bisel) y el metal de soldadura. Orientadas en dirección del eje de la soldadura. Pueden presentarse en líneas continuas o intermitentes, sencillas o paralelas.

Internas:Internas:


Falta de fusión o fusión incompleta (entre cordones Falta de fusión o fusión incompleta (entre cordones de relleno)de relleno)

Cuando no existe fusión entre los cordones de la soldadura de aporte en los pasos de relleno. Orientadas en dirección del eje de la soldadura. Pueden presentarse en líneas alargadas continuas o intermitentes, sencillas o paralelas.

Internas:Internas:


Inclusiones de TungstenoInclusiones de Tungsteno

Pedazos de tungsteno atrapados entre los cordones de la soldadura. Producidas cuando el electrodo de tungsteno se funde y deposita entre la soldadura. Son de forma irregular, agrupadas o aisladas, y distribuidas al azar.

Internas:Internas:


Huecos redondeados o ligeramente alargados producidos por gas atrapado durante la solidificación del metal de aporte. Se clasifican en:

Individual, aislada o al azarIndividual, aislada o al azar

Porosidad:Porosidad:


AgrupadAgrupadaa



Túnel o agujero de Túnel o agujero de gusanogusano



En el cordón de raízEn el cordón de raíz

Fracturas o roturas del metal, puede ser del metal de base o del metal de aporte. Se producen cuando se excede la resistencia del metal. Pueden ocurrir durante la aplicación del metal de aporte, durante el enfriamiento o en materiales duros o frágiles.

Se clasifican en:

LongitudinalesLongitudinales

Grietas:Grietas:


TransversalesTransversales

Grietas:Grietas:


Cráter o estrellaCráter o estrella

En metal En metal basebase

Grietas:Grietas:


La falla mecánica es siempre el resultado de un esfuerzo por arriba de un valor crítico, para cada material, que provoque deformación o fractura.

Tales esfuerzos excesivos pueden ser establecidos por:

Discontinuidades del material;

Cargas excesivas;

Tipos de cargas inadecuadas, o

Errores de diseño.

D e S e r v i c i oD e S e r v i c i o

Las discontinuidades de servicio son consideradas como las más importantes y críticas. Los materiales que pueden presentar defectos debido a las condiciones de operación son extremadamente críticos y demandan atención estrecha.

Son consideradas discontinuidades de servicio:

a)a) Grietas por fatigaGrietas por fatiga

c)c) CorrosiónCorrosión

d)d) Grietas por corrosiónGrietas por corrosión

e)e) ErosiónErosión


Grietas por Fatiga:Grietas por Fatiga:

Inician en puntos de alta concentración de esfuerzos, que puede ser la propia forma del material o discontinuidades existentes en la pieza. Normalmente son abiertas a la superficie.

Se estima que un equipo que tiene partes en movimiento o que se encuentra sujeto a vibración, aproximadamente el 90% de las fallas presentes incluye a la fatiga de alguna forma.


Corrosión:Corrosión:

Es el deterioro de metales debido a la acción química del medio circundante o contrayente. En algún grado la corrosión puede producirse en todos los metales, pero su efecto varia dependiendo de la combinación del metal y el agente corrosivo. La corrosión ataca metales por acción química directa, por electrólisis (acción electroquímica) o por la combinación de ambas. Existen tres tipos de corrosión.

Corrosión GeneralCorrosión General

PicadurasPicaduras

Grietas por CorrosiónGrietas por Corrosión

Grietas por Corrosión:Grietas por Corrosión:

Se presentan cuando el ataque de la corrosión es contra los bordes de grano.

Siguen los bordes de grano desde la superficie del material.

Pueden causar la falla de materiales sometidos a cargas estáticas debido a la reducción de la resistencia a la carga de la sección transversal.

En el caso de cargas dinámicas, son fuentes de inicio de grietas y de falla por fatiga.

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