defectologia

1

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL COMAHUE Facultad De Ingenieria

Laboratorio De Ensayos No Destructivos

DEFECTOLOGIA

ING. RICARDO ECHEVARRIA

AO 2002

2

Indice DEFECTOLOGIA .................................................................................................................5

Captulo I: DEFECTO DISCONTINUIDAD.......................................................................5 Definicin-....................................................................................................................5 Tipos de discontinuidades .............................................................................................5

Indicaciones relevantes :...........................................................................................5 Indicaciones no relevantes: .......................................................................................5 Indicaciones falsas: ..................................................................................................6

Capitulo II: Discontinuidades inherentes .............................................................................7 Discontinuidades inherentes a la colada original:............................................................7

Inclusiones no metlicas: ..........................................................................................8 Discontinuidades internas: ............................................................................................9

Inclusiones no metlicas. ..........................................................................................9 Marcas de Arena......................................................................................................9 Inclusiones de arena. ..............................................................................................10 Fantasma: ..............................................................................................................11 Rugosidad superficial (Pelicula doble)......................................................................11 Fisuras de Segregacin: .........................................................................................12 Mezcla de metales extraos. ...................................................................................12 Inclusiones gaseosas porosidad: .............................................................................13 Sopladura. .............................................................................................................13 Contracciones internas (rechupes): .........................................................................14 Rechupes Secundarios: ..........................................................................................14 Prdida de estructura, cavidad. ...............................................................................14 Segregaciones: ......................................................................................................15

Fisuras:......................................................................................................................15 Fisura por enfriamiento rpido. ................................................................................15 Fisuras longitudinales en el lingote. .........................................................................16 Fisuras transversales en el lingote. ..........................................................................16 Fisura de hanger..................................................................................................16

Discontinuidades inherentes de una fundicin: .............................................................17 Cerrado o solapado en frio: .........................................................................................17

Gotas frias: ............................................................................................................17 Desgarramiento en caliente (fisuras de contraccin): ................................................18 Segregacin: ..........................................................................................................18

-Cavidades:................................................................................................................18 --Cavidades de contraccin .....................................................................................18 Rechupes: .............................................................................................................18 ---- Microrrechupes: ................................................................................................19

Cavidades de gas:......................................................................................................19 Huecos: .................................................................................................................19 Sopladuras:............................................................................................................19 Poros:....................................................................................................................19 Microporos: ............................................................................................................20

Inclusiones:................................................................................................................20 Hojuelas: ...............................................................................................................20 Mordeduras (colas de rata): ....................................................................................20

Capitulo III: Discontinuidades de proceso.............................................................................21 Rolado o laminado: .....................................................................................................21

Cordones o cintas:..................................................................................................21 Laminaciones:........................................................................................................22 Costuras: ...............................................................................................................22

Forjado: .....................................................................................................................23 Pliegues de forja (solapado): ...................................................................................23 Solapado: ..............................................................................................................23 Superficie ondulada ................................................................................................24 Laminaciones:........................................................................................................24 Estallido o reventones de forja: ................................................................................24

3

Fisura de forja (a). ..................................................................................................25 Fisura de forja (b). ..................................................................................................25 Fisura por calentamiento rpido...............................................................................26 Fisuras por cortado por llama. .................................................................................27 Sobrecalentamiento y quemado ..............................................................................28 Descarburizacin. ...................................................................................................28 Manchas: ...............................................................................................................29 Arrollamiento..........................................................................................................29 Combado: ..............................................................................................................30 Picado de escamas ................................................................................................30 Escarpado .............................................................................................................31

-Maquinado: ...............................................................................................................32 Desgarramiento de maquinado: ...............................................................................32 Imperfecciones Superficiales ...................................................................................32

Herrumbre .................................................................................................................32 Amolado: ...................................................................................................................33

Grietas de amolado: ...............................................................................................33 Fisuras de amolado. ...............................................................................................33

-Tratamiento trmico: ..................................................................................................34 Grietas por tratamiento trmico: ..............................................................................34 Fisura de templado. ................................................................................................35 Rotura diferida........................................................................................................35 Fisura por arena. ....................................................................................................36 Hojuelas (Flakes) ...................................................................................................36

Soldadura ......................................................................................................................37 Superficiales: .............................................................................................................37

Exceso de penetracin:...........................................................................................37 Falta de penetracin: ..............................................................................................38 Concavidades ........................................................................................................38 Concavidad externa o Falta de relleno: ....................................................................38

Es una soldadura que tiene una disminucin de refuerzo externo, por poco depsito de material de aporte en el relleno del cordn. ..................................................................38

Concavidad interna: ................................................................................................39 Socavaduras o mordeduras de bordes:....................................................................39 Quemado: ..............................................................................................................40 Salpicaduras: .........................................................................................................40 Falta de continuidad del cordn: ..............................................................................41 Erosiones y huellas:................................................................................................41 Exceso de rebajado: ...............................................................................................41 Huellas de amolado o burilado: ...............................................................................41 Huellas de mecanizado: ..........................................................................................41 Martillazos, golpes en general: ................................................................................41 Restos de electrodos: .............................................................................................41

Internas: ....................................................................................................................42 Fisuras:......................................................................................................................42

Fisuras longitudinales: ............................................................................................42 Fisuras trans versales :............................................................................................42 Fisuras en caliente .................................................................................................42 Fisuras en fro: .......................................................................................................43 Fisura de interrupcin o arranque (o de crter): ........................................................43 Fisuras alrededor del cordn (en ZAC )- ..................................................................43 Fisuracin en fro: ...................................................................................................43 Desgarro laminar: ...................................................................................................44 Falta de penetracin: ..............................................................................................45 Falta de fusin:.......................................................................................................45 Falta de fusin en el bisel :......................................................................................46 Falta de fusin de un bisel en la raz (taln): ............................................................46 Falta de fusin entre pasadas:.................................................................................47

Inclusiones:................................................................................................................47 Inclusiones gaseosas:.............................................................................................47

4

Porosidad es frica aislada: .....................................................................................47 Porosidad agrupada (Nido de poros): ......................................................................48 Porosidad alineada: ................................................................................................48 Porosidad alargada o vermicular: ............................................................................49

Inclusiones no metlicas: ............................................................................................49 Inclusiones de escorias aisladas:.............................................................................49 Escorias alineadas: ................................................................................................50 Lnea de escorias (huella de carro): .........................................................................50 Escorias en el interior de perforaciones:...................................................................51 Inclusiones metlicas:.............................................................................................51 Inclusiones aisladas:...............................................................................................51 Desalineado (high-low) ...........................................................................................52

Captulo IV: Discontinuidades de servicio: ............................................................................53 Tensin excesiva: .......................................................................................................53 Fatiga: .......................................................................................................................53 Corrosin: ..................................................................................................................53

Corrosin intergranular (o intercristalina): .................................................................53 Corrosin Galvanica (o por contacto) : .....................................................................54 Corrosin puntiforme (pitting): .................................................................................54

Manejo de las piezas: .................................................................................................54 Marcas de cable: ....................................................................................................54

Captulo I Defecto Discontinuidad

Ing. R. Echevarria Lab. E.N.D. F.I. Univ. Nac. Comahue

5

DEFECTOLOGIA

Captulo I: DEFECTO DISCONTINUIDAD Definicin-

En Ensayos No Destructivos escucharemos hablar de "defectos" y/o discontinuidades".Qu diferencia hay entre uno y otro?. Se acuerda que cualquier indicacin encontrada es llamada "discontinuidad " hasta que se pueda identificar y evaluar el efecto que puede tener sobre la pieza en servicio. Si, de acuerdo a esto, la " discontinuidad" es inaceptable con arreglo a un criterio de especificaciones, ser un "defecto", ahora, si esa discontinuidad no afecta el rendimiento de la pieza en el servicio al que se destina, se deber llamar simplemente "discontinuidad". De esto se deduce que un defecto siempre es una discontinuidad pero no siempre una discontinuidad es un defecto. Un ejemplo de discontinuidad se podra encontrar en la indicacin, por medio de ultrasonido, que da un chavetero o el mismo eco de fondo de la pieza si lo hay.

Tipos de discontinuidades

Una discontinuidad puede producirse en cualquier momento de la vida de una pieza metlica. Si la misma se crea durante la produccin inicial desde el estado de fusin, se denomina discontinuidad inherente . Si se produce durante procesos posteriores de fabricacin o terminado, entonces se denomina discontinuidad de proceso. Finalmente, pueden producirse tambin discontinuidades durante el uso del producto debido bien a circunstancias ambientales o de carga, o ambas, en cuyo caso se denominan discontinuidades por servicio.

Tipos de discontinuidades Inherentes De proceso De servicio

Primarios Secundarios Lingote

Fundicin Forjados Laminados Maquinado

Amolado Tratamientos trmicos Soldadura

Tensiones Fatiga Corrosin

Inclusiones no metlicas Inclusiones gaseosas (Porosidad, sopladuras) Contracciones Segregaciones

Solapado en fri Salpicaduras Desgarro en caliente Segregaciones Rechupes Porosidad inclusiones

Pliegues Laminaciones Estallido fisuras

Cordones Laminaciones Costuras

Desgarramientos Fisuras

Fisuras

El conocimiento previo de qu tipo de falla puede estar presente en la pieza en ensayo, da una gran ayuda en la interpretacin. Para ello es necesario conocer la historia previa de la pieza, cmo fue hecha, cual fue el proceso de fabricacin, etc. Las discontinuidades se pueden clasificar tambin en superficiales o internas. Por ltimo debemos distinguir entre indicaciones relevantes, indicaciones no relevantes e indicaciones falsas. Indicaciones relevantes : Son aquellas indicaciones provenientes de fallas suficientemente serias como para afectar la aptitud para el servicio de la pieza. Indicaciones no relevantes: Son aquellas indicaciones que provienen de discontinuidades que no afectaran la aptitud para el servicio de la pieza. Estas discontinuidades pueden ser la misma geometra de la pieza como por ejemplo chaveteros, orificios, tratamientos trmicos localizados, en ultrasonido transformaciones de ondas debidas a la geometra, etc. (indicaciones espurias),o pequeas fallas como por ejemplo poros, fisuras y otras que no presenten peligro para el buen funcionamiento de la pieza y su aptitud para el servicio.

Captulo I Defecto Discontinuidad


6

Indicaciones falsas: Son aquellas indicaciones causadas por interferencias elctricas y electrnicas, superficies muy rugosas, etc.

Captulo II Discontinuidades Inherentes


7

Capitulo II: Discontinuidades inherentes Si el uso final del metal fundido no va a ser el de formar una pieza, la prctica habitual es verterlo en un molde para lingotes. Generalmente el lingote es cilndrico u oblongo y es de forma y tamao conveniente para su fcil manejo. Se destina a un proceso posterior. Los defectos asociados con condiciones de colada son un tanto similares a los que se describen en la fabricacin de piezas fundidas.

Discontinuidades inherentes a la colada original:

La mayora de los problemas de colada se producen durante las fases crticas de vertido y solidificacin. Refirindonos al procedimiento clsico de productos siderrgicos, algunos de estos defectos tienen su origen en el alto horno y en el convertidor. En el alto horno se introducen xido de hierro , coque metalrgico y fundente (dolomita). Al arder el coque da el calor necesario para fundir al hierro el que se deposita en el fondo del alto horno, denominndose fundicin de primera fusin ( arrabio). El fundente con impurezas forma la escoria que desciende y se deposita en el fondo del altohorno flotando en el metal fundido. Esta se descarga (ver Fig. 1), aunque algo puede quedar en el metal y dar origen a discontinuidades en el producto.

FIG 1: Altohorno

El arrabio, rico en carbono aire y muy frgil para la mayor parte de los usos, puede ser vertido en lingotes o enviado directamente al convertidor para ser utilizado en la obtencin de la fundicin de segunda fusin y en donde se le adiciona chatarra, carbonatos, aleaciones de hierro, etc. para disminuir el % de carbono, eliminar impurezas como azufre y fsforo y agregar elementos aleantes. Tanto en el alto horno como en el convertidor el acero lquido est recubierto de escoria. En el convertidor es colado en la cuchara y de ella se efecta el colado en la lingotera. En este paso se logra eliminar casi toda la escoria, pero algo puede quedar en el acero. Ya en la lingotera, la escoria tiende a elevarse a la superficie por ser ms liviana, pero el metal solidifica antes por lo que el lingote contendr inclusiones no metlicas de formas irregulares. Adems de esto, el gas disuelto en el metal fundido tender a salir a la superficie pudiendo quedar tambin atrapado provocando inclusiones gaseosas o porosidad siendo de formas ms o menos esfricas (o vermiculares). Durante el enfriamiento, el metal va solidificando desde las paredes y el fondo de la lingotera hacia adentro, tomando material de la zona an lquida para compensar la contraccin. La ltima parte en solidificar ser la parte ms alta del lingote que absorbe casi toda la contraccin del metal ( en especial en los aceros calmados). Ver Fig.2 .



8

Frente de solidificacin en un lingote Cono de contraccin en el lingote

Fig.2

La parte superior de la lingotera se llama mazarota y est diseada de tal forma que absorba, de la mejor manera posible, la cavidad de contraccin o cono de contraccin. Esta zona de la lingotera no es utilizable. A pesar de esto no es suficiente para eliminar completamente la cavidad por contraccin dentro del lingote (cavidad de contraccin secundaria) Fig. 3. En cambio en los aceros efervescentes la mazarota no tiene sentido puesto que se forman cavidades en toda la masa del lingote por desprendimiento de oxido de carbono, compensando las variaciones de volumen en el pasaje de lquido a slido. Ver Fig. 4 .

Fig. 3 Fig.4 : Seccin transversal de un lingote de acero efervescente El acero as obtenido es de menor calidad que el calmado, pero se prefiere cuando se desea obtener lminas de buen aspecto superficial (carroceras de automviles). Hasta aqu hemos visto las causas de la formacin de algunos defectos que no son los nicos que pueden aparecer en un lingote, por lo que a continuacin se darn ms detalles: Inclusiones no metlicas: Tales como escoria, xidos y sulfuros que estn presentes en el lingote original y que quedan incluidas en el metal sin unirse ntimamente a ste. Su efecto, que depende de su nmero, tamao y dispersin se debe a que algunos tipos pueden poseer un punto de fusin ms bajo que el del metal y son relativamente frgiles. Un punto de fusin bajo puede ser nocivo durante



9

los procesos de trabajo en caliente y de soldadura. Su fragilidad puede hacer que acten como elevadores de tensin, fomentando la formacin de grietas cuando se someten a tensin. En la mayora de los casos estos defectos ocurren cerca de la superficie y presentan un "efecto pelicular", en otros sin embargo, las inclusiones pueden producirse en el centro de la pieza, segn sea el flujo del metal. Tienen tendencia a ser de forma irregular, no esfrica u ovalada. Los siguientes ejemplos ilustran sobre discontinuidades, encontradas en piezas forjadas, originadas en el lingote original.

Discontinuidades internas:

Inclusiones no metlicas. Descripcin:

Las inclusiones no metlicas son inclusiones microscpicas (< ~ 300m) compuestos principalmente de productos de desoxidacin y desulfurizacin y posiblemente se producen cerca de la capa superficial del fondo, en la zona de sedimentacin del lingote, y en la superficie superior del lingote.

Causas: 1. Inclusiones residuales no metlicas tales como xido, sulfuros, etc. Formados

en el momento de la refinacin y vertido en el lingote . 2. Mezcla de refractarios fundidos . 3. Nota: La existencia de inclusiones no metlicas es inevitable para el acero.

Las inclusiones no metlicas microscpicas no son generalmente consideradas como defectos.

Fig. 5

Foto N Tipo de inclusin Descripcin de la foto

1.1 Sulfuro 1.2 Silicato 1.3 Almina 1.4 Silicato- Almina 1.5 Sufuro- Almina

El Sulfuro 1.1. y el Silicato 1.2. son capaces de ser alargados por deformacin plstica, pero la almina

1.3. no lo es . Las inclusiones estn frecuentemente compuestas por

el ejemplo 1.4. y 1.5. Marcas de Arena Descripcin: Inclusin no metlica macroscpica. Causas:



10

1. Restos de inclusiones no metlicas enriquecidas y alargadas tales como xidos, sulfuros, etc. Formados en el momento de la refinacin y el vertido con cuchara del metal fundido en el lingote.

2. Mezcla de refractarios fundidos. Nota: las inclusiones no metlicas alargadas son consideradas como defectos. Sin embargo, sus efectos sobre las fuerzas son pequeas comparadas con el de las fisuras.

Fig. 6

Nombre del producto: Shaft Peso del lingote(como forjado): 30 toneladas

Material: Acero Ni- Cr-Mo

Posicin del defecto: Centro y fondo

Proceso de deteccin: Despus del tratamiento trmico

Mtodo de inspeccin aplicado: US, LP, microestructura

(defecto) Las marcas de arena se producen en el fondo del lingote. Los silicatos estn mezclados con almina.

Inclusiones de arena. Descripcin: Inclusiones muy grandes, mayores que las marcas de arena, que se producen en la capa superficial y el fondo del lingote. Causas: 1. Mezcla mecnica de material refractario o escoria. 2. Cada y mezcla de refractarios . 3. Notas: las inclusiones de arena son externas y macroestructurales, por lo que pueden ser

distinguidas de las marcas de arena.

Fig. 7

Nombre del producto: Shaft rotor de baja presin

(defecto) Este defecto fue encontrado por U.S. sobre la capa superficial



11

Peso del lingote(como forjado): 35 toneladas Material: Acero Ni- Cr-

Mo Posicin del defecto: Capa

superficial Proceso de deteccin: Despus del

proceso de terminacin

Mtodo de inspeccin aplicado: US y micro estructura

despus del mecanizado final y corresponde a restos de refractarios mezclados mecnicamente.

Fantasma: Descripcin: Lustre anormal debido a la aparicin de segregacin de componentes sobre la superficie maquinada. Causas: 1. Insuficiente desulfurizacin y desfosforizacin 2. Forma del molde inadecuada. 1. Mtodos y forjado manual inadecuados. 2. Notas: el fantasma puede ser mejorado considerablemente con mayor desulfurizacin

debido a la refinacin con cuchara, pero es inevitable en grandes lingotes, no debe ser considerado como defecto. Cuando la segregacin es muy marcada, se debera tener cuidado dado que el fantasma puede estar acompaado por defectos secundarios.

Fig. 8

Nombre del producto: Rotor.

Peso del lingote(como forjado): 30 toneladas Material: Acero Cr-Mo

Posicin del defecto: Superficie maquinada final

Proceso de deteccin: Despus del maquinado final.

Mtodo de inspeccin aplicado: Inspeccin visual

Cuando el material de rotor fue maquinado desde la lnea punteada a la lnea llena, el fantasma en la zona de segregacin a fue expuesta.

Rugosidad superficial (Pelicula doble) Descripcin: Rugosidad superficial y doble pelcula sobre la superficie del lingote de acero. Causas: 1.) Superficie interior del molde deteriorada y mal reparada. 2.) Ondulado sobre la superficie del lingote debido al movimiento del acero fundido durante el

vertido.



12

3.) Salpicaduras de acero fundido adheridas en el interior del molde antes del vertido. Notas: Cuando las superficies rugosas o con doble pelcula son forjadas sin reparacin anterior, pueden causar ondulaciones o solapes. Fisuras de Segregacin: Descripcin: Fisuras semejantes a cabellos detectados en la zona de segregacin del acero forjado . Causas: 1. Excesiva cantidad de P, S, e H. 2. Inadecuado tratamiento trmico despus del forjado. 3. Inadecuado tratamiento de deshidrogenacin. 4. Notas: La fisura de segregacin suelen ocurrir en aceros forjados de gran tamao y pueden

comenzar de inclusiones no metlicas .

Fig. 9

Nombre del producto: rbol

Peso del lingote(como forjado): 80 toneladas Material: S-F 55 A

Posicin del defecto: Centro y parte superior del lingote

Proceso de deteccin: Despus del maquinado basto.

Mtodo de inspeccin aplicado: US, LP, microestructura

(defecto) Un defecto del tipo fisura apareci en la zona de segregacin cerca del eje central de un gran rbol forjado. Variaciones estructurales se encontraron cerca del defecto.

Mezcla de metales extraos. Descripcin: Un brillo anormal se encontr despus del maquinado e inclusiones no metlicas discontinuas en los lmites del cuerpo Causa: Mezcla de metales extraos causados por descuido durante el llenado Notas: Las mezclas pueden ser juzgadas por ataque o medicin de dureza.



13

Fig. 10

Nombre del producto: rbol de

pin Peso del lingote(como forjado): 6 toneladas

Material: SNCM 420 Posicin del defecto: Extremo del

rbol Proceso de deteccin: Despus del

maquinado final.

Mtodo de inspeccin aplicado: IV, macro estructura y micro estructura

(Defecto) Se encontr y se inspeccion la capa con brillo anormal de uno de los varios productos forjados de un lingote de acero.

Inclusiones gaseosas porosidad: Est formada por gas el que es insoluble en el metal lquido y es atrapado cuando solidifica.

Sopladura. Descripcin: Hueco esfrico y cilndrico sobre la superficie o en el interior del lingote. Causas: 1.) Desgasificacin o desoxidacin inadecuada. 2.) Reduccin de herrumbre dentro del molde. 3.) Generacin de gas CO por la reaccin entre el acero fundido y las salpicaduras oxidadas

adheridas al molde antes del vertido. Notas: Generalmente las sopladuras aparecen localmente sobre la superficie del lingote y son removidas por desbaste despus que es desmoldado y llevado a forja. La sopladura interior tiene normalmente una superficie bastante lisa.



14

Contracciones internas (rechupes): Es una discontinuidad en el centro del lingote causada por la contraccin del material al solidificarse. La punta caliente del lingote, comnmente llamada mazarota, es la zona donde debera quedar confinado el llamado "rechupe principal" que por un mal diseo, puede quedar dentro del lingote. La mazarota se corta y con ello se eliminan la mayora de las discontinuidades, antes que el lingote sea procesado. Rechupes Secundarios: Descripcin. Aparicin de cavidades en el centro y en la parte superior del lingote. Causas: 1. Pobre efecto de la mazarota (Falta del efecto de hundimiento) 2. Rechupes secundarios debido a forma inadecuada del molde ( relacin altura dimetro,

etc. ) Notas: La contraccin secundaria es generalmente propensa a aparecer localmente en el centro del lingote. A diferencia de un soplado, en la contraccin secundaria se encuentra una estructura dendrtica en su interior.

Fig. 11

Nombre del producto: rbol de hlice

Peso del lingote(como forjado): 85 toneladas Material: SF 45 A

Posicin del defecto: Extremo del rbol del lado del cilindro

Proceso de deteccin: Durante el maquinado basto.

Mtodo de inspeccin aplicado: IV

(defecto) Un defecto del tipo fisura apareci en la zona de segregacin cerca del eje central de un gran rbol forjado. Variaciones estructurales se encontraron cerca del defecto.

Prdida de estructura, cavidad. Descripcin: Cavidad o perdida de la estructura a lo largo de la lnea central del lingote que no tiene una completa consolidacin y es acompaada frecuentemente con inclusiones no metlicas. Causas: 1.) Forma inadecuada del lingote (pobre zona de hundimiento, relacin altura dimetro y

mazarota 2.) Inadecuada aislacin del calor en la mazarota. 3.) Temperatura de vertido muy alta, y excesiva cantidad de gas e impurezas. 4.) Insuficiente forjado.



15

Notas: La prdida de la estructura o cavidades son generalmente propensas a aparecer en lingotes de acero largos, pero pueden ser consolidados por un efectivo forjado con un yunque mas ancho.

Fig. 12

Nombre del producto: rbol Peso del lingote(como forjado): 58 toneladas

Material: S-F 45 A Posicin del defecto: Extremo del

rbol Proceso de deteccin: Despus del

maquinado basto.

Mtodo de inspeccin aplicado: IV, LP y US

(Defecto) despus del maquinado basto, se encontraron visualmente en el extremo del rbol cavidades punteadas. Luego se aplico LP y US. De los resultados se encontr que las cavidades existan internamente en el centro del lingote del lado superior.

Segregaciones: Ocurre cuando la distribucin de uno o varios elementos presentes en la aleacin no se han difundido convenientemente y en forma uniforme a travs del lingote, concentrndose en reas determinadas. Debido a que las aleaciones solidifican en una gama de temperaturas, el primer material que se har 1slido ( con alta temperatura) ser de composicin diferente a la de aquel que solidifica a una temperatura ms baja. Esto podra producir una distribucin no uniforme de los elementos de la aleacin y acarrear consecuencias serias influyendo por su efecto sobre las propiedades mecnicas de la aleacin. Es frecuente en los bronces y latones.

Fisuras:

Se originan debido a las elevadas tensiones internas debido por ejemplo a temperatura o velocidad de colada demasiado elevadas, contracciones de enfriamiento obstaculizadas por rebabas o defectos de la lingotera, un enfriamiento demasiado rpido despus de la extraccin de la lingotera, etc. Si las fisuras son superficiales y poco profundas pueden eliminarse por trabajado mecnico, si son muy grandes puede que se descarte el lingote y en el caso de que sean internas no se pueden , por supuesto, relevar con un examen visual. Fisura por enfriamiento rpido. Descripcin: Fisura producida despus del forjado o recocido. Causas:

1.) Enfriamiento inadecuado del material, masa o geometra. 2.) Incremento de tensiones trmicas debidas al rpido enfriamiento.

Notas:



16

Estas fisuras se pueden producir por un enfriamiento desigual, siendo relativamente rectas. Se encuentran fcilmente.

Fig. 13

Nombre del producto: rbol Peso del lingote(como forjado): 10 toneladas

Material: Acero con alto cromo.

Posicin del defecto: Superficial. Proceso de deteccin: Durante el

enfriamiento despus del forjado.

Mtodo de inspeccin aplicado: IV

Foto del defecto La fisura se produjo despus del forjado y cuando la pieza estaba esperando para ser colocada en el horno de tratamiento trmico.

Fisuras longitudinales en el lingote. Descripcin: Fisura en la direccin longitudinal del lingote. Causas: 1.) geometra del lingote inadecuada. 2.) Superficie del molde pobre. 3.) Velocidad de vertido alta. 4.) Mtodo de enfriamiento durante la solidificacin inadecuado Notas: Estas fisuras se encuentran fcilmente cuando se extrae el lingote del molde o en la etapa inicial del forjado. Fisuras transversales en el lingote. Descripcin: Fisura transversal a la direccin del lingote. Causas: 1.) Superficie del molde pobre. 2.) Vertido discontinuo. Notas: Estas fisuras se encuentran fcilmente cuando se extrae el lingote del molde o en la etapa inicial del forjado. Fisura de hanger Descripcin:



17

Fisura transversal entre la mazarota y el cuerpo. Causas: 1.) despegue del lingote al molde. 2.) Instalacin inadecuada de la mazarota refractaria. Notas: Raramente es un defecto verdadero dado que puede ser totalmente removida antes o durante el forjado.

Discontinuidades inherentes de una fundicin:

La fundicin de metales, semejante a lo visto anteriormente, comprende el vertido o inyeccin del metal lquido en una cavidad de forma especfica, donde se deja solidificar. La cavidad o molde puede ser de forma compleja de suerte que, cuando el metal solidificado se retira de su molde se produce una pieza que, con o sin preparacin posterior, puede ser ya utilizada para el fin deseado. Las discontinuidades ms comunes en este tipo de proceso son las siguientes:

Cerrado o solapado en frio:

Es el primer defecto que uno puede encontrar en una fundicin. En el proceso de colada es conveniente que el molde se llene uniformemente para que tambin se enfre de modo uniforme. Una de las tcnicas a emplearse es la de llenar el molde empleando dos o ms canales todos conducentes a la misma cavidad. Si cuando los flujos procedentes de dos de tales canales se unen, y uno de ellos est excesivamente fro o est cubierto de un grueso filme de xido, no se producir la fusin. Esta separacin se denomina solapado en fro o corte fro. Fig. 14. Se produce una condicin similar cuando el metal derretido de un canal no se une debidamente con el metal slido ya existente. Este defecto es muy comn en fundiciones de magnesio debido al rpido enfriamiento del metal fundido. Puede frecuentemente detectarse por inspeccin visual y ser semejantes a una grieta con un contorno curvo y liso. Si esta es solamente una condicin superficial frecuentemente se denomina "pliegue fro".

Fig.14:Origen de un solapado en fro de colada.

Gotas frias: Si el metal se vierte con excesiva rapidez durante la colada, se puede producir un flujo turbulento con la posible salpicadura del metal en el molde, anticipada al flujo de relleno. Estas salpicaduras pueden solidificarse y no se unirn debidamente a la pieza. Radiogrficamente son difciles de observar pero se pueden ver como curvas cerradas ntidas, con poco contraste. Fig. 15.



18

Fig. 15: Salpicaduras y solapado en fro Desgarramiento en caliente (fisuras de contraccin): Ocurren cuando se produce una contraccin desigual entre secciones delgadas y gruesas de la pieza, haciendo que la tensin interna resultante desgarre el metal. La rotura se produce a alta temperatura (cerca de 1200 para acero), cuando la resistencia mecnica del metal es relativamente baja. Fig. 16. Este defecto es generalmente inaceptable.

Fig.16:Desgarramiento en caliente

Segregacin: Ya analizada en indicaciones inherentes. Si la fase segregada es un metal suficientemente absorbente de la radiacin se puede observar radiogrficamente como una banda clara de lmites difusos y sinuosos. Las fundiciones que presentan este defecto generalmente se rechaza, salvo que se presente en un rea muy reducida.

-Cavidades:

Son discontinuidades de tamaos variables que presentan un desarrollo tridimensional acentuado. Se pueden dividir en: --Cavidades de contraccin Rechupes: Suelen originarse al quedar confinada una masa de metal fundido en el interior de la pieza ya superficialmente solidificada. Por falta de material lquido para llenar el espacio generado por la contraccin del material al enfriarse, se produce en su seno la cavidad de contraccin o rechupe (secundario),similar a lo que ocurre en el lingote. Por su etiologa, los rechupes o cavidades de contraccin tienen una estructura dendrtica ramificada. Ver fig.17.; fig. 18 ; fig 19.



19

Fig.17:Arreglo de alimentacin para evitar el rechupe.

---- Microrrechupes: Aparecen como pequeos orificios subsuperficiales en las gargantas de las fundiciones o en los cambios de espesor. Pueden ocurrir tambin cuando el material lquido debe fluir desde una seccin delgada a una seccin de mayor espesor de la pieza. El metal queda como esponjoso y son muy frecuentes en aleaciones de magnesio.

Cavidades de gas:

Huecos: Son de gran tamao, producidos por un mal diseo de los moldes que no permiten la evacuacin de los gases, quedando estos encerrados en bolsas sin salida. Suelen presentarse en partes salientes de la pieza. Sopladuras: De menor tamao que los anteriores, producidos por el entrampamiento de gases procedentes del metal fundido, agua que tiene la arena de moldeo, etc. Las sopladuras se suelen agrupar en colonias de extensin variable, siendo su morfologa, preferentemente, vermicular. Figs. 20 y 21.

Fig. 18 Fig. 19 Fig 20 Poros: De menor tamao que las sopladuras y de origen diverso. Suelen afectar, con una distribucin ms bien uniforme, a grandes zonas de la pieza, o incluso, a su totalidad (porosidad uniforme).



20

Fig. 21

Microporos: A medida que el metal se enfra y solidifica , pequeos cristales que en un principio tuvieron su origen en la pared del molde crecen en cualquier direccin o hacia el metal ms caliente. Esto produce una estructura de columnas que apunta hacia el centro de la pieza. Las ramas pueden crecer perpendicularmente a estas columnas y el resultado es la forma estructural de pino conocida como dendrita. A medida que se interconectan las ramas de las dendritas, pequeas lagunas de metal derretido se aslan de la corriente principal y, al enfriarse por separado, se contraen dejando vacos minsculos denominados microporos.

Inclusiones:

Son heterogeneidades que, sin llegar a unirse con el metal, quedan incluidas en l. Dentro de esta clasificacin, podramos considerar a las ya vistas Gotas fras o las Segregaciones como inclusiones. Las inclusiones pueden tambin estar formadas por algn cuerpo extrao como pueden ser arena, escoria o los llamados "clavos o "enfriaderos" que se utilizan en fundicin para evitar rechupes y que no han alcanzado a fundirse por falta de temperatura. Radiogrficamente las inclusiones de arena generalmente presentan un contorno ms anguloso y una imagen menos contrastada que una cavidad. Las escorias tienen contornos ms redondeados y no son tan oscuras como las cavidades. Los clavos presentan una geometra inconfundible. Hojuelas: Lminas metlicas destacadas de la superficie y superpuestas a esta. Se llama hojuela franca cuando est unida a la masa por un istmo y hojuela volante cuando se ha desprendido de la pieza soldndose en otro lugar. Radiogrficamente se ve como un pequeo sobre espesor. Mordeduras (colas de rata): Suaves entallas en la superficie de la pieza.

Captulo III Discontinuidades de Proceso


21

CAPITULO III: DISCONTINUIDADES DE PROCESO Los procesos pueden producir, en los materiales, discontinuidades adicionales u ocultar fallas inherentes a los mismos. Estos procesos pueden ser el rolado y laminado, forjado, maquinado, amolado , tratamiento trmico y soldadura. Fig. 22.

Fig. 22

La siguiente es una descripcin de algunas de las discontinuidades ms comunes que pueden resultar de operaciones secundarias de fabricacin:

Rolado o laminado:

Fig. 23: Diez diferentes tipos de defectos que pueden encontrarse en barras roladas

Cordones o cintas: Cuando una palanquilla es rolada en una barra, las inclusiones no metlicas son comprimidas en discontinuidades largas y delgadas cordones llamadas cordones o cintas. Fig. 24.



22

Fig. 24:Formacin de cordones o cintas

Laminaciones: Cuando un lingote es aplanado y extendido (laminado), las discontinuidades cambian de forma y tamao llamndose laminaciones o foliaduras, por esto, las inclusiones no metlicas los rechupes y la porosidad pueden causar laminaciones. Fig. 25.

Fig. 25: Formacin de laminaciones.

Costuras: Las irregularidades superficiales, tales como grietas, en el planchn o palanquilla se estiran, alargan y deforman durante el proceso de laminado y se denominan costuras. Estas pueden ser tambin ocasionadas por pliegues en el metal debidos a un laminado incorrecto. Las costuras son discontinuidades superficiales y en barras terminadas se presentan como lneas rectas continuas o de puntos. En las barras redondas aparecern como lneas rectas. o ligeramente espiraladas, continuas o interrumpidas. Fig. 26

Fig. 26. Deformacin del defecto

cordones

inclusiones



23

Forjado:

Las discontinuidades de forja se producen cuando el material es procesado o presionado dentro de una matriz, generalmente con el material muy caliente, en estado semipastoso. Pliegues de forja (solapado): Son discontinuidades causadas por el pliegue del metal en una fina plancha sobre la superficie del material forjado. Son de contorno irregular. Fig. 27.

Fig. 27:Origen de pliegues de forja (P.F.).

Solapado: Descripcin: Excesivo solapado metlico producido en la superficie final del forjado. Causa. 1.) Tipo de yunque de forja inadecuado. 2.) Excesiva penetracin de una sola vez. 3.) Tipo de materia prima inadecuada 4.) Trabajado de forja inadecuado Notas: El solapado es probable que se produzca en bordes del rbol en donde hay una gran diferencia de dimetros y se encuentran fcilmente durante o despus del forjado.

Fig. 28



24

Nombre del producto: rbol de rueda de vuelo

Peso del lingote(como forjado): 42 toneladas Material: SF 55 A Posicin del defecto: Debajo de las alas Proceso de deteccin: Despus del forjado. Mtodo de inspeccin aplicado: IV.

(Defecto) despus del forjado, se encontr un solapado de alrededor de un tercio de la circunferencia del ala pero fue removido el exceso de metal.

Superficie ondulada Descripcin: Ondulado debido a el forjado sobre la superficie final. Causa: 1.) Penetracin excesiva, mala relacin entre el ancho de la superficie de contacto entre el

yunque y la materia prima. 2.) Redondez inadecuada de las esquinas del yunque.

Fig. 29

Nombre del producto: rbol de rotor de baja presin

Peso del lingote(como forjado): 80 toneladas Material: Acero con Ni, Cr, Mo V Posicin del defecto: Superficie forjada Proceso de deteccin: Despus del recocido Mtodo de inspeccin aplicado: IV

(Defecto) La superficie ondulada causada por forja fue detectada sobre la superficie en el momento de la inspeccin luego del forjado.

Laminaciones: Tambin aqu las discontinuidades aplanadas se conocen como laminaciones. Estallido o reventones de forja: Es una ruptura causada por el proceso de forja a una temperatura inapropiada. Estos estallidos o reventones pueden ser internos o abiertos a la superficie. Fig.30.



25

Fig. 30:Fisuras de forja.

a) Reventn de forja interno b) Fisuracin o reventn de forja externo

Fisura de forja (a). Descripcin: Las fisuras por fatiga en las extremos o en esquinas se producen cuando la deformacin es demasiado grande, para el material, temperatura de trabajo, etc. Causas:

1.) Baja temperatura de trabajo 2.) Deformacin de trabajo excesiva.

Notas: Las fisuras de forja pueden producirse en los extremos o esquinas en los cuales la temperatura de la materia prima disminuye durante el forjado.

Fig. 31

Nombre del producto: Tambor Peso del lingote(como forjado): 25 toneladas Material: SF 55A Posicin del defecto: Extremos del forjado. Proceso de deteccin: Durante la forja Mtodo de inspeccin aplicado: IV

(Defecto) La fisura se produce durante el forjado en el extremo de la materia prima.

Fisura de forja (b). Descripcin: La fisura se produce en el centro de la materia prima cuando se aplica una excesiva penetracin en un estado de baja temperatura y baja plasticidad. Causas:



26

1.) Baja temperatura de forjado. 2.) Excesiva deformacin. 3.) Grandes tensiones de traccin en el centro causadas por una presin excntrica, etc.

Notas: Las fisuras de forja pueden ocurrir cuando un rbol de pequeo dimetro es forjado a baja temperatura o cuando en un forjado rotatorio se produce una carga excntrica.

Fig. 32

Nombre del producto: rbol Peso del lingote(como forjado): 2 toneladas Material: SF 55A Posicin del defecto: Extremo del rbol. Proceso de deteccin: Durante el forjado Mtodo de inspeccin aplicado: IV y macro estructura

Foto del defecto La fisura se encontrn en el extremo del rbol el que fue cortado para su estudio.

Fisura por calentamiento rpido. Descripcin: Las fisuras por calentamiento rpido es una fisura macroscpica producida por un rpido calentamiento durante el calentamiento de forja o tratamiento trmico pudiendo alcanzar la superficie del producto. Causas:

1.) Calentamiento inadecuado del material, masa o geometra. 2.) Tensiones residuales debidas a un inadecuado calentamiento rpido.

Notas: Las fisuras por calentamiento rpido pueden producirse por calentamiento localizado o un muy rpido calentamiento del material fro. La fisura interna puede ser fcilmente detectada por US.



27

Fig. 33

Nombre del producto: rbol Peso del lingote(como forjado): 10 toneladas Material: SF 55 A Posicin del defecto: En el cambio de

geometra. Proceso de deteccin: despus del recocido Mtodo de inspeccin aplicado: US

Foto del defecto La anormalidad se encontr en la zona de cambio de dimetro del rbol por ultrasonido despus del forjado y recocido. El rbol fue cortado para estudiar del defecto.

Fisuras por cortado por llama. Descripcin: Fisura causada por el cortado por llama despus del forjado y que puede producirse atravesando a la lnea de cortado de la llama. Causa:

1.) Manejo del calor inadecuado. 2.) Material no homogneo.

Notas: La fisura se puede producir a partir de un defecto latente que es expuesto a la superficie por el corte por llama. El rpido calentamiento y enfriamiento debido al corte y la formacin de una entalla en la superficie de corte pueden acelerar la aparicin de la fisura. Esta puede ser detectada no slo por IV sino tambin por PM y LP.

Fig. 34



28

Nombre del producto: rbol Peso del lingote(como forjado): 11 toneladas Material: S45C Posicin del defecto: Superficie de corte

por llama. Proceso de deteccin: despus del forjado y

corte. Mtodo de inspeccin aplicado: IV

Foto del defecto El rbol fue enfriado a temperatura ambiente despus del forjado y luego cortada por llama de gas a temperatura ambiente. As se encontraron dos fisuras en el extremo del rbol.

Sobrecalentamiento y quemado Descripcin: Fisuras intergranulares con oxidacin causadas por sobrecalentamiento y quemado. Causas:

1.) Temperaturas de calentamiento muy altas o grandes tiempos de calentamiento. 2.) Sobrecalentamiento y quemados debidas a llamas directas.

Notas: Demasiado sobrecalentamiento y quemado puede producir fisuras las que harn que el forjado sea imposible. Tales fenmenos son llamados sobrecalentamiento o quemado de acuerdo a su grado

Fig. 35

Nombre del producto: Engranaje de llanta Peso del lingote(como forjado): 16 toneladas Material: Acero SCM440 Posicin del defecto: Bordes de la

superficie. Proceso de deteccin: Durante el forjado Mtodo de inspeccin aplicado: IV y micro

estructuras.

Foto del defecto La extensin del defecto aumenta el hueco e impide el trabajo de forjado. El fenmeno de oxidacin intergranular y descarbonizacin se puede encontrar por observacin microscpica.

Descarburizacin. Descripcin: Reduccin del contenido de carbn de la capa superficial debido al calentamiento de forjado. Causa:



29

1.) Atmsfera de calentamiento inadecuada. 2.) Tiempo de calentamiento demasiado largo.

Notas: No hay problemas debido a que la capa superficial se remueve mecnicamente, sin embargo, en el caso de resortes usados a escala industrial requieren una observacin microscpica por la disminucin del lmite de fatiga.

Fig. 36

Nombre del producto: Barra redonda Peso del lingote(como forjado): 2 toneladas Material: Acero de carbono

medio Posicin del defecto: Capa superficial. Proceso de deteccin: despus de la

finalizacin del forjado.

Mtodo de inspeccin aplicado: Microestructura.

Foto del defecto Capa descarburizada de 0.65 a 0.7 mm de profundidad que pudo ser encontrada por micro observacin.

Manchas: Descripcin: Estructura o dureza desigual que se produce sobre la capa superficial despus del tratamiento trmico. Causas: 1- Calentamiento parcialmente desigual. 2- Permanencia de capas descarburizadas. 3- Enfriamiento desigual en el momento del templado. Notas: Un lustre anormal localizado se genera por el maquinado as las manchas pueden ser encontradas fcilmente chequeando la dureza y pueden desaparecer con un nuevo tratamiento trmico o la eliminacin de la capa superficial. Arrollamiento Descripcin: La capa superficial del extremo del rbol es estirada durante el forjado y arrollado hacia el centro, causando as un defecto semejante a un rechupe. Causa: 1) Calentamiento desigual.



30

2) Relacin menor entre el ancho de contacto del material (yunque) al dimetro de la materia prima.

Notas: Este defecto suele producirse por el fenmeno de arrollamiento en el extremo del rbol causado por el trabajado y puede encontrarse fcilmente durante el forjado.

Fig. 37

Nombre del producto: rbol Peso del lingote(como forjado): 12 toneladas Material: Acero Cr-Mo V Posicin del defecto: Apretn en la

pieza forjada. Proceso de deteccin: despus del

recocido Mtodo de inspeccin aplicado: IV, LP y US

(Defecto) Inmediatamente despus del forjado se produjo el ablandamiento, pero el arrollamiento se encontr en la inspeccin del forjado. Se realizo un corte con llama y amolado.

Combado: Descripcin: 1- Combado debido al trabajo de forja. 2- Combado y cambio de forma debido al tratamiento trmico. Causas:

1.) Calentamiento desigual para el forjado. 2.) Correccin inadecuada del tiempo de forjado 3.) Calentamiento y enfriamiento desigual. 4.) Tensiones residuales excesivas. 5.) Cambio de volumen debido a transformacin.

Notas: El combado generalmente ocurre en piezas muy esbeltas. Picado de escamas Descripcin: Restos de muchas escamas sobre la superficie final forjada o picaduras debido a sus depresiones. Causa: Desescamado inadecuado durante el trabajo de forjado. Notas: El picado por escamas puede ocurrir en los casos de que se produzca un escamado muy duro tales como aceros de Ni-Cr, etc. O de depresiones por escamado tales como en anillos forjados, etc. .



31

Fig. 38

Nombre del producto: Aro Peso del lingote(como forjado): 8 toneladas Material: Acero SNCM Posicin del defecto: Superficie. Proceso de deteccin: despus del recocido Mtodo de inspeccin aplicado: IV

Foto del defecto Picado debido a escamas encontradas sobre la superficie de la materia prima en el momento del maquinado para desescamado.

Escarpado

Descripcin: Escarpado superficial y fisura producido sobre la superficie por forjado. Causas:

1.) Alto contenido de impurezas como cobre, estao, arsnico, sulfuros, etc. 2.) Temperatura de forjado inadecuada.

Notas: Las impurezas no sujetas a oxidacin enriquecen la capa superficial durante el calentamiento, quedando en los bordes de grano y causando este defecto. Estos defectos pueden removerse por un maquinado de 1 a 3 mm de profundidad.

Fig. 39



32

Nombre del producto: rbol Peso del lingote(como forjado): 15 toneladas Material: SF55A Posicin del defecto: Superficie. Proceso de deteccin: despus del forjado Mtodo de inspeccin aplicado: IV

Foto del defecto Superficie mala en la inspeccin como forjada.

-Maquinado:

Desgarramiento de maquinado: Este desgarramiento es causado por instrumentos cortantes poco afilados. Imperfecciones Superficiales Descripcin: Rugosidad microscpica anormal sobre la superficie final. Causas: 1- Maquinado inadecuado, falta de rigidez de la herramienta, condiciones de corte

inadecuados, falta de aceite refrigerante, etc.

Herrumbre

Descripcin. Herrumbre sobre la superficie despus del maquinado. Causas: 1.) Limpieza y tratamiento anticorrosivo inadecuado. 2.) Aceite de corte inadecuado.

Fig. 40



33

Nombre del producto: Barra Peso del lingote(como forjado): 9 toneladas Material: SUJ2 Posicin del defecto: Superficial Proceso de deteccin: Apertura del empaque

despus de un largo perodo de almacenamiento.

Mtodo de inspeccin aplicado: IV y microestructural

Foto del defecto La pieza fue pintada despus del amolado y almacenada durante cuatro meses. Luego se sac la pintura y se encontr la herrumbre Se tomaron microfotografas antes de que el defecto fuera eliminado por reamolado (0.2mm) y confirmada su desaparicin por microestructura.

Amolado:

Grietas de amolado: El amolar o esmerilar la superficie de una pieza har que sta se caliente. Si no se emplea un refrigerante, el calentamiento excesivo y el enfriamiento de la superficie podrn producir grietas finas bien definidas que se producen en ngulos rectos a la direccin del proceso. Fig. 41.

Fig.41: Fisuras de amolado

Fisuras de amolado. Descripcin: Craqueo sobre la superficie causado por amolado Causas: Amolado inadecuado Tratamiento trmico inadecuado despus del amolado. Notas: Las fisuras de amolado son generalmente poco profundas ( 0,5 a 2 mm) y algunas difcil de detectarlas a ojo desnudo. Se detectan fcilmente por PM y LP.



34

Fig. 42

Nombre del producto: Cigeal Peso del lingote(como forjado): 2 toneladas Material: S48C Posicin del defecto: Perno Proceso de deteccin: despus del

amolado Mtodo de inspeccin aplicado: IV, PM y Micro

estructura

Foto del defecto Se encontr visualmente una superficie anormal durante el amolado despus del endurecimiento por induccin. La fisura fue detectada por PM y se encontr una fisura por observacin microscpica.

-Tratamiento trmico:

Grietas por tratamiento trmico: Son probablemente debidas a una inmersin excesivamente rpida de las piezas de seccin transversal no uniforme. Las grandes secciones transversales se enfriarn ms lentamente que las ms delgadas por lo que las tensiones internas desarrolladas, pueden causar grietas. Estas fisuras no tienen una orientacin especfica y generalmente comienzan en esquinas agudas las que actan como puntos de concentracin de tensiones .Fig. 43:

Fig. 43: Grietas de temple en un pin. Indicaciones por partculas magnetizables.



35

Fisura de templado. Descripcin: Fisura recta producida durante o inmediatamente despus del templado. Causas: Geometra inadecuada para el templado. Velocidad de enfriamiento excesiva y sobreenfriamiento del material o masa. Notas: Se deber tener cuidado en el templado para no causar concentracin de tensiones localizadas o diferencias de temperaturas en diferentes lugares. Estos problemas pueden prevenirse por revenido inmediatamente despus del templado.

. Fig. 44

Nombre del producto: rbol de pin Peso del lingote(como forjado): 9 toneladas Material: Acero Ni-Cr-Mo v Posicin del defecto: Porcin en el que el perfil

cambia Proceso de deteccin: despus del maquinado

basto y revenido. Mtodo de inspeccin aplicado: IV

Foto del defecto La fisura se encontr despus del revenido en el filo del reborde y en la porcin de cambio del perfil, sin que se encontrara el punto de origen de la fisura.

Rotura diferida Descripcin: Fisura que se produce en un tiempo prolongado despus del forjado o tratamiento trmico. Causas: tensiones residuales muy altas despus del tratamiento trmico. Cambio de austenita retenida a martensita. Notas: La fisura con retardo puede ocurrir debido a un cambio brusco de la temperatura atmosfrica y generalmente produce un gran ruido. Las fisuras internas se detectan por US y las superficiales con LP o PM.

Fig. 45



36

Nombre del producto: Fig 22-1 Rollo

Fig 22- Rollo

Peso del lingote(como forjado): 30 ton. 5 ton. Material: Acero CR-

Mo V Acero Cr-Mo

Posicin del defecto: Barril Barril Proceso de deteccin: Durante la

finalizacin del maquinado

Despus del tratamiento trmico

Mtodo de inspeccin aplicado: IV Iv

Foto del defecto Fig. 22-1: La fisura se produjo en la parte media del barril durante el maquinado despus del tratamiento trmico. Fig. 22-2:La quebradura se produjo por tensiones residuales despus del tratamiento trmico.

Fisura por arena. Es una fisura que une o eslabona arenas y puede producirse en la banda de segregacin con mayor cantidad de arena. Causas: Es la accin de tensiones trmicas excesivas o una presin de hidrgeno supersaturado en una porcin frgil donde existe mayor cantidad de arenas. Notas: Las fisuras por arena se producen frecuentemente a partir de arenas con base de almina que tienen formas agudas en el procesado plstico. Es difcil distinguir estas fisuras de aquellas que se producen por segregacin.

Fig. 46

Nombre del producto: rbol Peso del lingote(como forjado): 32 toneladas Material: SF45A Posicin del defecto: Extremo del rbol Proceso de deteccin: despus del maquinado basto Mtodo de inspeccin aplicado: US y LP

Foto del defecto Las fisuras unen las arenas.

Hojuelas (Flakes) El flake es una fisura que atraviesa una partcula en la zona de segregacin de un acero forjado. Cuando la fisura se abre, muestra una fractura circular color plateado brillante o ceniza, o una fractura particular. Causas: Presin excesiva de hidrgeno supersaturado



37

Manejo trmico inadecuado despus del forjado. Tratamiento trmico de deshidrogenacin inadecuado. Notas: El flake puede producirse en aceros especiales que contengan Ni, Cr, Mo, etc. Y se puede prevenir por desgasificacin en la fundicin y por tratamiento trmico de deshidrogenacin. tambin puede desaparecer por reforjado efectuado con un adecuado radio de forja.

Fig. 47

Nombre del producto: Engranaje Peso del lingote(como forjado): 5 toneladas Material: SCM440 Posicin del defecto: Superficie cortada del engranaje Proceso de deteccin: despus del corte. Mtodo de inspeccin aplicado: US y LP

Foto del defecto Se encontr por LP un defecto tipo fisura en la capa media del espesor. Adems por ensayo de traccin se vio que la fractura presentaba un color plateado brillante.

Soldadura Las discontinuidades y defectos en soldadura se pueden clasificar en superficiales e internas:

Superficiales:

Exceso de penetracin: Se producen por efecto de un movimiento que causa la penetracin del electrodo dentro de los biseles, los cuales son distribuidos en esas reas. Este exceso de penetracin produce una chorreadura interna de material la que puede retener o no escoria en su interior. Este defecto suele producir, por ejemplo en soldaduras de gasoductos, desgaste por erosin. La imagen radiogrfica da una densidad ms clara en el centro del ancho de la imagen, ya sea extendida a lo largo de la soldadura o en gotas circulares aisladas, pudiendo presentar en su interior una mancha deforme negra. Fig. 48



38

Fig. 48: Exceso de penetracin.

Falta de penetracin: Como en las uniones en U o en V la raz es visible por la cara posterior, esta imperfeccin puede considerarse superficial. A menudo la raz de la soldadura no quedar adecuadamente rellena con metal dejando un vaco que aparecer radiogrficamente como una lnea oscura firmemente marcada, gruesa y negra, continua o intermitente reemplazando el cordn de la primer pasada. Esta penetracin incompleta puede ser debida a una separacin excesivamente pequea de la raz, a un electrodo demasiado grueso, a una corriente de soldadura insuficiente, a excesiva velocidad de pasada, penetracin incorrecta en la ranura, etc. . Este defecto por lo general no es aceptable y requiere la eliminacin del cordn de soldadura anterior y repeticin del proceso. Fig. 49

Fig. 49: Falta de penetracin.

Concavidades Concavidad externa o Falta de relleno: Es una soldadura que tiene una disminucin de refuerzo externo, por poco depsito de material de aporte en el relleno del cordn. La imagen radiogrfica muestra una densidad de la soldadura ms oscura que la densidad de las piezas a soldarse, la cual se extiende a travs del ancho completo de la imagen. Fig.50.



39

Fig. 50: Concavidad externa.

Concavidad interna: Es insuficiente refuerzo interno de la soldadura en su cordn de primera pasada, el cual al enfriarse disminuye su espesor pasando a ser menor que el del material base. Fig. 51.

Fig. 51: Concavidad interna.

Socavaduras o mordeduras de bordes: La socavadura es una ranura fundida en el metal base, adyacente a la raz de una soldadura o a la sobremonta, que no ha sido llenado por el metal de soldadura. Son debidas a un arco incorrecto ( por la corriente utilizada o por la longitud del mismo), se producen extracciones de materiales en la superficie del elemento a soldar la cual puede ser anterior (del lado de la sobremonta) o posterior (lado de la raz o primera pasada) Ver Fig. 52 a) y b) respectivamente. Un electrodo hmedo puede provocar socavado. Otra causa de socavado en los laterales del cordn es una alta velocidad de traslacin del arco a causa de una rpida solidificacin del metal de soldadura. La imagen radiogrfica muestra una lnea gruesa que bordea el cordn soldado, de densidad homognea (lado exterior) o una imagen circundante al cordn de primera pasada no muy negra (lado interior).



40

a) b)

Fig. 52: Socavaduras o mordeduras de bordes.

Quemado: Es una zona de la pasada de raz donde la penetracin excesiva ha causado que el aporte de la soldadura penetre dentro de la misma soplndose. Resulta de factores que producen un calor excesivo en un rea determinada tales como excesiva corriente, velocidad lenta del electrodo, manejo incorrecto del electrodo, etc. Hay destruccin completa de biseles. La imagen radiogrfica muestra una densidad localizada ms oscura con bordes borrosos en el centro del ancho de la imagen. Puede ser ms ancha que la imagen del cordn de raz. Fig. 53.

Fig. 53: Quemado.

Salpicaduras: Son imperfecciones consistentes, como su nombre lo indica, en esfrulas de metal fundido depositadas aleatoriamente sobre el cordn y su vecindad. Pueden ser provocadas por humedad en el revestimiento del electrodo. Generalmente, no tienen importancia respecto a la calidad de la soldadura. En la imagen radiogrfica, aparecen como manchitas blancas, redondeadas, aisladas o en colonias. En algunas tcnicas de soldadura que emplean electrodos de tungsteno (volframio), las salpicaduras de este metal se dibujan como circulitos muy claros y ntidos. Entonces, conviene asegurarse de que se trata , efectivamente, de salpicaduras y no de inclusiones.



41

Falta de continuidad del cordn: Se originan al interrumpir el soldador el cordn y no empalmar bien la reanudacin del trabajo. Su severidad es muy variable ya que, en los casos ms severos, pueden considerarse autnticas faltas de fusin transversales, en tanto que en otras ocasiones, son simples surcos normales al eje del cordn. Su aspecto radiogrfico es el de una lnea oscura u oblicua, relativamente ntida. Fig. 54.

Fig. 54: Falta de continuidad

Erosiones y huellas: Son un grupo de defectos que tienen un origen mecnico de abrasin, deformacin o arranque de material. Pueden dividirse en : Exceso de rebajado: Producido durante el mecanizado o amolado excesivo del cordn, en consecuencia, ste queda ligeramente cncavo. La apariencia radiogrfica se muestra como reas ligeramente ms oscuras que el campo adyacente, con contornos difusos, difciles de percibir y que siguen la trayectoria del cordn. Huellas de amolado o burilado: Surcos en la superficie del metal base o del cordn, marcados por la muela o buril manejados inhbilmente. Radiogrficamente aparecen como sombras ligeramente oscuras, rectilneas y paralelas. Huellas de mecanizado: Erosiones producidas por herramientas que preparan la soldadura o por un imperfecto mecanizado de la misma. La radiografa las muestra como lneas ligeramente oscuras, dibujadas ntidamente y paralelas. Martillazos, golpes en general: Son deformaciones locales producidas por choques de objetos contra el metal base o contra el cordn. Radiogrficamente los martillazos se sealan como arcos ligeramente oscuros, con un borde bien marcado, ms denso, a partir del cual se disfuma la mancha; los granetazos como puntos, a manera de poros, oscuros, etc. . Restos de electrodos: Cuando se suelda con equipos automticos en atmsfera inerte y electrodo continuo, pueden quedar, al efectuar el cordn de penetracin, restos del alambre-electrodo que sobresalen, a veces, varios centmetros de la base de la unin soldada. En la radiografa, aparecen como unos palitos claros que parten del eje del cordn. Tambin pueden aparecer restos de electrodos cuando stos han sido abandonados, por ejemplo, en el interior de una tubera. En este caso solo es un material superpuesto, fcilmente eliminable por no ser solidario con la unin.



42

Internas:

Fisuras:

Pueden ser clasificadas en: Fisuras longitudinales: Se pueden producir en el centro del cordn (generalmente por movimientos durante o posteriores a la soldadura) o en la interfase del material base con el de aporte (por causa de un enfriamiento brusco o falta de correcto precalentamiento en grandes espesores). Fig. 55 Cuando este defecto aparece en el metal de la soldadura se lo llama "fisura de solidificacin" mientras que si se produce en la ZAC se llama " fisura de licuacin" (intergranular). Estos dos tipos comprenden la llamada fisuracin en caliente y se producen por la combinacin de una composicin qumica desfavorable( elementos que forman precipitados de bajo punto de fusin, por ejemplo azufre que forma SFe -solidificacin de bordes de grano) y tensiones de solidificacin, restriccin o deformacin. En este caso el precalentamiento no tiene casi influencia sobre estos defectos. La nica precaucin posible es la de soldar con bajo aporte trmico. Son bastantes raras y tpicas de ciertos aceros inoxidables estabilizados como el AISI 321 y especialmente el 37 y ciertos aceros bonificados como el HY 80. La fisuracin en fro (de hidrogeno) longitudinal es menos frecuente que las transversales. La imagen radiogrfica es una lnea ondulante muy negra y fina en el centro del cordn o en la base del mismo (similar al espesor de un cabello).

Fig. 55: Fisuras longitudinales.

Fisuras transversales : Producidas principalmente en aceros duros, por combinacin de elementos que al enfriarse a la temperatura normal producen la fisura que puede o no prolongarse al metal base. Pueden ser Fisuras en caliente Denominndose as porque se producen durante la solidificacin de la junta. Las causas principales de este defecto en aceros al carbono no aleados o de baja aleacin son: medio y alto tenor de carbono en el material base. alto tenor de impurezas (S y P) en el material base. elevadas tensiones de contraccin (depende de la mayor o menor plasticidad del

material de la junta). Las fisuras en caliente se pueden manifestar en todos los materiales metlicos, ferrosos y no ferrosos. Son intergranulares y pueden tener orientaciones diversas.



43

Fisuras en fro: Se llaman as porque se forman cuando la temperatura se acerca o alcanza la temperatura ambiente. La causa principal es el elevado tenor de hidrgeno en la zona fundida, una elevada velocidad de enfriamiento y las tensiones producidas sobre el cordn por el enfriamiento. En soldadura de aceros dulces y aquellos con baja aleacin de manganeso y microaleados las fisuras son muy pequeas ( llamadas microfisuras de hidrgeno) y frecuentemente se reagrupan en un cierto nmero en la misma zona fundida de la junta ; en aceros de elevada resistencia como los bonificados, las fisuras son generalmente ms grandes pudiendo atravesar todo el cordn en direccin transversal. Se observa radiogrficamente como una lnea fina muy negra y recortada, de poca ondulacin y transversal al cordn soldado. Fig. 56.

Fig. 56: Fisuras transversales.

Fisura de interrupcin o arranque (o de crter): En el arranque de la soldadura por cambio de electrodo suelen producirse fisuras en forma de estrellas por efecto del brusco enfriamiento y recalentamiento del material ( son fisuras en caliente). Cuando se interrumpe el arco, se formar un crter de contraccin si la cavidad del arco no se rellena con una cantidad de material fundido adecuado. Los crteres de arco son frecuentemente los puntos defectuosos en las soldaduras en razn a que el ltimo material que se solidifica lo hace a tensiones muy elevadas, pudindose producir segregacin. Generalmente, se observa en radiografa, como tres lneas finas confluyentes y la del sentido del cordn soldado mucho ms larga. Fig. 57.

Fig. 57: Fisuras de interrupcin o arranque

Fisuras alrededor del cordn (en ZAC )- Fisuracin en fro: Se produce debido a la falta de precalentamiento (crtica para ciertos tipos de aceros) en aceros duros ( estructuras martensticas en la ZAC como resultado del ciclo trmico de soldadura) o de mucho espesor. Estas fisuras se presentan invariablemente en los granos ms



44

gruesos de la zona afectada por el calor (ZAC) del acero. Esto se atribuye al efecto del hidrgeno disuelto liberado por el electrodo (por ejemplo hmedo) o por el metal que se solidifica, por lo que puede evitarse por precalentamiento y manteniendo el material soldado alrededor de unos 200 C un tiempo determinado o por el uso de electrodos bsicos. Tambin afectan las tensiones alcanzadas como resultado de la contraccin de la junta o geometras con entallas. Tienen generalmente una direccin longitudinal, aunque algunas veces pueden tambin ser transversales; pueden ser internas (estar bajo el cordn de soldadura) o aflorar al lado del cordn. La imagen radiogrfica es de lneas negras de poca ondulacin un poco ms gruesas que un cabello, en la zona adyacente al cordn soldado. Fig. 58.

Fig. 58:Fisuras alrededor del cordn (vista con Partculas magnetizables). Desgarro laminar: Son fisuras que pueden aparecer en aceros dulces y de baja aleacin, generalmente asociadas con soldaduras muy tensionadas, cuya geometra produce tensiones perpendiculares al plano de laminacin sobre el metal base. Aparecen frecuentemente debajo de la ZAC (material base no afectado) y son tpicas de juntas en T o en L . Los factores que producen este defecto son sustancialmente: - tensiones de enfriamiento ms o menos intensas, en funcin de la rigidez de la estructura. - geometra de la junta tal que la solicitacin acte desfavorablemente sobre el material base. Figs. 59 , 60 y 61 35 ( las flechas en las figuras indican los arreglos ms adecuados) . - material base laminado de medio y alto espesor ( 9~ 20 mm), susceptible a desgarrarse.

Fig.:59



45

Fig. 60

Fig.61:

Falta de penetracin: Se da en la zona de la raz cuando no ha penetrado el metal fundido. Si la unin es en X o en K, la raz queda en el corazn mismo del cordn, siendo la falta del metal de aporte en dicha zona rigurosamente interna (Fig.62). Puede originarse por falta de temperatura, por exceso de velocidad de soldado, o por falta de habilidad del soldador. Puede ser que haya falta de penetracin parcial (asociada a una falta de fusin) llamada as cuando uno de los talones no ha alcanzado a fundirse, o falta de penetracin total cuando la abertura de la raz ha quedado sin rellenar.

Fig.62: Falta de penetracin total cuando la 1 en raz ; 2 entre pasadas

Radiogrficamente, aparece como una lnea oscura continua o intermitente con bordes rectos o irregulares. Conviene advertir que, algunos tipos de uniones (por Ej. unin soldada en ngulo sin preparacin de bordes) estn concebidos de forma que siempre queda una falta de penetracin en determinadas partes de la unin. Falta de fusin: Generalmente ocasionada por la falta de temperatura suficiente para fundir el metal base o el cordn anterior ya slido. Segn su localizacin puede ser:



46

Fig. 63. Falta de fusin : 1 en la raz; 2 en el bisel; 3 entre pasadas

Falta de fusin en el bisel :

Fig. 64

Falta de fusin de un bisel en la raz (taln): Se produce cuando falta la abertura de la raz y la temperatura no es lo bastante elevada; por una incorrecta alineacin de los elementos a soldar; por fallas en la preparacin; por diferencias de espesor o dimetro, o por deficiente penetracin por parte del soldador al realizar la primer pasada. Radiogrficamente se ve como una lnea oscura y fina, continua o intermitente con los bordes bien definidos. La lnea puede tender a ser ondulada y difusa (Ver Fig. 65). En las uniones en X o en K , queda en el mismo centro de los cordones y es frecuente que vaya asociada a faltas de penetracin.

Fig. 65: Falta de fusin de un bisel en la raz.



47

Falta de fusin entre pasadas: Se produce en las interfases de la soldadura, donde las capas adyacentes del metal, o el metal base y el metal de soldadura no se fusionan debidamente debido, principalmente, a una capa muy fina de xido que se forma en las superficies. Por lo general, esta capa de xido se debe a una falta de calentamiento del metal base o al depsito previo de metal de soldadura en volumen suficientemente alto que impide que cualquier capa de xido, escoria, impurezas, etc. migre a la superficie. Otras causas pueden ser la falta de corriente suficiente o la mala ubicacin del arco elctrico dentro de los biseles, el cual al producirse ms sobre uno, deja al otro sin fundir. Radiogrficamente se observa una franja negra con densidad en disminucin desde el borde al centro. El lateral es recto. A veces, cuando la falta de fusin es entre el metal base y el metal de aporte, es difcil de interpretar, conviene radiografiar el cordn segn direcciones comprendidas en la prolongacin del plano formado por los bordes del bisel (frecuentemente a 45 ). Fig. 66 y Fig.63.

Fig. 66: Falta de fusin entre pasadas.

Inclusiones:

Se consideran inclusiones, las impurezas producidas por gases atrapados en la masa del metal durante el proceso de fusin, o materiales extraos slidos (metlicos y no metlicos) . Se dividen en: Inclusiones gaseosas: Por razones diversas, en el metal de soldadura fundido se pueden formar gases que pueden quedar atrapados si no hay tiempo suficiente para que escapen antes de la solidificacin de la soldadura. El gas as atrapado, por lo general, tiene la forma de agujeros redondos denominados porosidades esfricas, o de forma alargada llamados porosidad tubular o vermicular. La formacin de gas puede ser causada por reacciones qumicas durante la soldadura con alto contenido de sulfuro en la plancha y/o en el electrodo; humedad excesiva en el electrodo o en los bordes de la plancha de base; arco excesivamente corto; corriente incorrecta o polaridad inversa; corrientes de aire; o limpieza prematura de la escoria al terminar una pasada, pues, no hay que olvidar que la escoria evita el enfriamiento demasiado rpido del metal fundido. La porosidad gaseosa puede producirse en forma aislada (porosidad esfrica aislada) o agrupada (nido de poros), en forma alineada, etc. Se vern estos casos a continuacin: Porosidad esfrica aislada: Son bolsas de gas esfricas producidas por una alteracin en el arco, una oxidacin en el revestimiento del electrodo, o electrodo hmedo y/u oxidado, o una variacin en la relacin Voltaje-Amperaje-Velocidad en la soldadura automtica. La imagen radiogrfica da puntos negros en cualquier ubicacin. Fig.67.



48

Porosidad agrupada (Nido de poros): Producida generalmente por un agente oxidante o excesiva humedad del revestimiento. Pueden tambin encontrarse capas de xido sobre los biseles, las que al fundirse desprenden gas. El tamao de estos poros es aproximadamente igual en toda la zona. La imagen radiogrfica da puntos redondeados o ligeramente alargados de una densidad ms oscura, agrupados pero irregularmente espaciados. Fig.68.

Fig. 67: Porosidad esfrica aislada. Fig. 68: Porosidad agrupada

Porosidad alineada: Generalmente surge en la pasada de base del cordn soldado, por efecto de la dificultad de penetrar con el electrodo, por mala regulacin elctrica en correspondencia con el fundente utilizado para mquinas automticas y por acumulacin de algunos de los elementos del mismo. Radiogrficamente se observan crculos alineados, negros, que pueden ir decreciendo o permanecer de igual dimetro. tambin pueden aparecer poros alargados de 1ra. pasada "Cordn hueco": surgidos por la imposibilidad del hidrgeno producido en electrodos de alta velocidad de escapar, generalmente por insuficiente separacin de los biseles. La imagen radiogrfica da formas grises inclinadas, semejante al espinazo de un pez, confluyendo al centro, pudiendo llegar a crear un nervio central. Fig. 69.

Fig. 69:Porosidad alineada.



49

Porosidad alargada o vermicular: Producida al enfriarse el material, a medida que una burbuja de gas est tratando de escapar. Su morfologa es alargada, a manera de tubitos curvados , como bastones o sinuosos, y suele tener tendencia a crear un recorrido vertical pudiendo llegar a dejar perforada toda una pasada de soldadura. Aunque ocasionalmente pueden aparecer aislados, lo corriente es que formen colonias. Este caso es comn en aceros con contenidos especiales, principalmente Inox. En general son ms peligrosos que los esfricos debido al efecto de entalla que producen. La imagen radiogrfica es de marcas alargadas, de color gris y generalmente terminando en crculo. Fig.70.

Fig.70:Porosidad vermicular.

Inclusiones no metlicas:

Inclusiones de escorias aisladas: La mayora de las soldaduras contienen escorias que han sido atrapadas en el metal depositado durante la solidificacin. Son depsitos de carbn u xido metlicos y silicatos principalmente . La escoria puede provenir del revestimiento del electrodo o fundente empleado. El flujo tiene como finalidad eliminar las impurezas del metal. Si este no permanece derretido durante un perodo suficientemente largo para permitir que la escoria se eleve a la superficie, parte de esa escoria pudiera quedar atrapada dentro del metal. Esta puede a su vez quedar a

defectologia

Documents