CAPITULO 24

Características de los metales

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

Después de estudiar este capítulo, usted será

capaz de:

• Explicar cómo los metales se clasifican.

• Describir las características de los metales.

• Reconocer los riesgos que se plantean cuando

ciertos metales se mecanizan.

• Explicar las características de algunos materiales

compuestos reforzados.

TÉRMINOS IMPORTANTES

aleación

Asociación de aluminio

Designación sistema

de metal común

contenido de carbono

ductilidad

ferroso

panal

no ferrosos

Red dureza

carburo de tungsteno

Más de un millar de diferentes metales y aleaciones se utilizan por la industria metalúrgica. La mayoría de los Ellos se trabaja en el taller de máquinas. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que hay una "nueva revolución de los materiales" que tiene lugar, especialmente en las industrias aeroespacial y Equipos médicos industrias. Muchos no metales y compuestos de metales y no metales son rápidamente Emergentes en aplicaciones que antes eran del dominio exclusivo de los metales. Vea la Figura 24-1. ¿Se puede decir mirando a un trozo de metal si es ferroso (que contiene hierro), o no ferrosos que no contenga hierro)? Es una aleación (una mezcla de dos o más metales). ¿Podría ser un metal base, como el estaño, cobre o zinc? Desde un punto de vista práctico, es casi imposible saber mucho sobre un trozo de metal con sólo mirarlo. Un maquinista no se espera que tenga una comprensión completa de todos los aspectos técnicos de los metales, un conocimiento práctico

de los diferentes materiales, y los términos comunes asociados con ellos, es esencial.

Figura 24-1. Un ejemplo de la revolución en la tecnología de los materiales es esta férula para inmovilizar fracturas graves. La versión original de metal, que se muestra en la parte superior, se ha sustituido por el material compuesto de carbono de alta resistencia de la fibra en la parte inferior. La versión compuesta es más ligera, más rígida, y que no interfiera con los rayos X u otros medios de diagnóstico. (Empresa Polígono). Además de los metales convencionales trabajados en una tienda de máquina moderna, varios de los nuevos materiales se describen en este capítulo. Los plásticos se describen en el Capítulo 29.

24.1 CLASIFICACIÓN DE LOS METALES Modernos metales industriales se pueden clasificar como: • Los metales ferrosos. • Metales no ferrosos. • Alta temperatura de los metales. • Metales raros. Debido a la exploración espacial y la investigación militar, grandes avances se han hecho en el desarrollo de estos dos últimos grupos en los últimos años. Nota: Para las tablas que muestran las propiedades físicas de los metales, tolerancias dimensionales y avances y velocidades de mecanizado, consulte la sección de referencia de este texto.

24.2 METALES FERROSOS

Los hierros y aceros y sus aleaciones, constituyen

la familia de los metales ferrosos. Por simplicidad y

una comprensión más fácil, los metales ferrosos se

pueden subdividir en diversas categorías.

24.2.2 FUNDICIONES

Los hierros fundidos son aleaciones de hierro que

contienen 2,0% a 5,0% de carbono con pequeñas

cantidades de silicio y manganeso. También puede

haber trazas de otros elementos en la aleación.

De las fundiciones de hierro gris y hierro maleable

son los más ampliamente utilizados en la industria.

Se pueden encontrar en grandes cantidades en

ferrocarril automotriz, maquinaria agrícola, y los

cuerpos de máquina-herramienta. Vea la Figura

24-2.

Figura 24-2. Muchas de las piezas de calidad de fundición de hierro gris y maleable se utilizan en la construcción moderna máquina herramienta, debido a la rigidez y la estabilidad de hierro con grandes cambios en la temperatura, y por su facilidad de mecanizado con tolerancias estrechas. Se muestra el montaje de una máquina tipo carril de fresado de múltiples ejes. (Ingersoll Rand)

Hierro maleable puede martillar en forma sin agrietarse. La mayoría de las fundiciones pueden ser fácilmente mecanizadas una vez que la escala de superficie dura ha sido penetrada. Las herramientas de carburo de corte se recomiendan debido a la naturaleza abrasiva de la escala hierro. No hay fluidos de corte se debe utilizar en hierro fundido. El aire comprimido se recomienda si un refrigerante que se necesita. Tenga mucho cuidado cuando se emplea aire comprimido como refrigerante. Para evitar lesiones, virutas y polvo de ser contenido. 24.2.1 Aceros El acero es a menudo considerada la "columna vertebral" de la industria metalúrgica, la Figura 24-

3. Acero de carbono es muy común. Es una aleación de hierro y carbono y/o otros elementos de aleación, pero el carbono es el principal agente de aleación. Los elementos de aleación de hierro impartir las características deseadas necesarias para realizar trabajo específico. Figura 24-3. El hierro fundido de un alto horno está siendo cargado en un recipiente de horno de oxígeno básico a una Bethlehem Steel. Después de la carga se ha completado, volverá buque posición vertical para el oxígeno "golpe". Hierro de alto horno, chatarra combinada y aditivos seleccionados, a continuación, se perfeccionará en acero.

Las propiedades físicas del acero son únicas del acero, puede hacerse lo suficientemente suave para ser fácilmente mecanizado. Por tratamiento térmico cuidadoso, el acero suave se puede transformar en un material "vidrio duro". Variando ligeramente el procedimiento de tratamiento térmico, el acero se puede dar un duro, resistente al desgaste, superficie, conservando un núcleo blando y duro para resistir la rotura. Sus cualidades magnéticas también fabricar acero ideal para muchas aplicaciones eléctricas. Los aceros al carbono se clasifican de acuerdo a la cantidad de carbono que contienen. El contenido de carbono se mide en porcentaje o en puntos (100 puntos 1%). Están disponibles en todos los modelos de formularios, la Figura 24-4. Bajas emisiones de carbono aceros no contienen suficiente carbono (menos del 0,30% o los puntos 30) a ser endurecido Son fáciles de trabajar y puede ser endurecido acero de bajo carbono es a menudo llamado acero dulce, o máquina de acero. Se utiliza para las tuercas, pernos, tornillos, partes de armas de precisión, ejes, tirantes, cilindros de herramientas y aplicaciones similares.

Figura 24-4. Una pequeña porción de los cientos de formas y tamaños

de metales que están disponibles.

Acero laminado en caliente es de acero que ha sido

enrollada a tamaño acabado en caliente. Se identifica

fácilmente por su superficie de óxido negro escala, la

Figura 24-5.

Acero acabado en frío es de acero que ha sido "pick-

LED" o tratada con una solución diluida de ácido para

quitar la capa de óxido. Después del decapado, se

dibuja el acero o laminado a tamaño final y la forma en

frío. Acero acabado en frío se caracteriza por una

suavizar acabado brillante. el proceso mejora la

maquinabilidad del acero.

Figura 24-5. Acero laminado en caliente, a la izquierda, se caracteriza

por un negro Óxido de recubrimiento. Acero acabado en frío, a la

derecha, tiene un suave y brillante.

Acero al medio carbono contiene un 0,30% a 0,60%

(30 a 60points) de carbono. El contenido de carbono es

suficiente para permitir el endurecimiento parcial con

tratamiento térmico adecuado. El proceso de tratamiento

térmico mejora la resistencia del acero. Disponible en

todas formas estándar, contenido medio de carbono Los

aceros se utilizan para piezas de máquinas, engranajes

de automoción, árboles de levas, cigüeñales, tornillos,

ejes de precisión, etc.

Aceros al alto carbono contienen un 0,60% a 1,50%

(60 a 150 puntos) de carbono. Están disponibles en

forma laminada en caliente. Sin embargo, algunas

formas de acero de alto carbono puede comparar con

superficies de tierra. Barra de perforación y superficie de

terreno plano son algunos ejemplos.

Aceros de alto carbono se encuentra en los productos

que deben someterse a tratamiento térmico, la Figura

24-6. Las aplicaciones incluyen piezas de maquinaria

pesada, barras de control, llaves, martillos,

destornilladores, alicates, manantiales y una gran

variedad de equipos agrícolas.

Figura 24-6. Los dientes de este gigantesco engranaje helicoidal se

endurezcan por el método de inducción. Sólo las caras de los dientes

se endurecen para minimizar su desgaste. (Philadelphia Gear Corp.)

La adición de cantidades controladas de azufre y / o

conducir a los aceros al carbono se traducirá en una

maquinabilidad mejorada sin afectar mayormente

propiedades mecánicas del metal. Por lo general, el

mecanizado consiste en la eliminación de metal

considerable. La máquina-herramienta debe ser capaz

de aumentar la velocidad de corte antes de la

elaboración de aceros de alto carbono resultara

económico.

24.2.3 Aleaciones de aceros Las aleaciones de acero tienen otros elementos metálicos añadido para cambiar sus características. Las aleaciones de acero son más costosas de producir que los aceros al carbono debido al número creciente de operaciones especiales que se deben realizar en su fabricación, la Figura 24-7. Los elementos tales como níquel, cromo, molibdeno, vanadio, manganeso y tungsteno se utilizan para hacer aleaciones de acero duro, más fuerte, o más duro. Una combinación de dos o más de los elementos anteriores normalmente imparte algunas de las propiedades características de cada uno.

Figura 24-7. Preparación para levantar un motor en la posición número

uno en el transbordador espacial Discovery. Muchas de las aleaciónes

y aceros de alta temperatura se utiliza en la fabricación de este motor

enorme (para comparación de tamaño, técnico de la nota en la parte

inferior central). El motor se ha diseñado para manejar con seguridad

contra frio extremo de oxígeno líquido en un extremo y la temperatura

del horno de gases de escape a la otra, mientras que funciona en la

temperatura cerca del cero absoluto del espacio. (NASA)

Aceros de cromo-níquel, por ejemplo, desarrollar buenas propiedades de endurecimiento con buena ductilidad (una característica de metal que permite la deformación permanente por martilleo, laminados, y el dibujo sin romper o fracturar). Cromo-molibdeno combinaciones desarrollar templabilidad excelente ductilidad satisfactoria y con una cierta cantidad de resistencia al calor.

24.2.4 Elementos de aleación metálica

Los elementos metálicos que pueden añadirse a los

aceros de aleación, y las propiedades que confieren al

acero, incluyen:

• El níquel imparte tenacidad y resistencia,

particularmente a bajas temperaturas. Aceros al níquel permitir el tratamiento de calor más económico y tiene una resistencia mejorada a la corrosión. Son especialmente adecuados para el proceso de cementación y se utilizan para aplicaciones tales como la placa de blindaje, rodamientos de rodillos, y partes de motores de aeronave.

• El cromo se añade cuando tenacidad, dureza, y

resistencia al desgaste deseada. Es la base de acero

inoxidable. Cromo de acero se encuentra ampliamente

en piezas de automóviles y aviones, Figura 24-8.

• Molibdeno se emplea como agente de aleación

cuando el acero debe permanecer resistente a altas

temperaturas.

• El vanadio, cuando se añade como un

elemento de aleación, produce un acero que tiene una

estructura de grano fino y una mayor dureza a altas

temperaturas.

Manganeso purifica acero y agrega resistencia y

dureza. Acero manganeso se utiliza piezas que deben

soportar los golpes y al desgaste duro, Figura 24-9.

Figura 24-8. Acero al cromo se utiliza ampliamente en el conjunto de

tren de aterrizaje de la aeronave. Tiene capacidad para soportar el

impacto de aterrizaje de los aviones de varias toneladas. (fuerza aérea

de USA Thunderbirds )

Figura 24-9. Muchos componentes de los vehículos de movimiento de

tierra están hechos de acero al manganeso. Este tipo de acero es lo

suficientemente fuerte para resistir el desgaste por abrasión constante.

• Tungsteno, cuando se añade en la cantidad

apropiada, hace que el acero que tiene una estructura

fina, densa, con mejores cualidades de tratamiento

térmico. Es uno de los principales agentes de aleación

en aceros para herramientas muchos. Herramientas

fabricadas con estos aceros conservan su resistencia y

dureza a altas temperaturas.

• Cobalto es el principal elemento de aleación en

aceros de gran velocidad, ya que mejora la dureza rojo

(calidad de permanecer duro al rojo vivo) de materiales

de corte de la herramienta. Resistencia al desgaste

también se mejora.

Algunos aceros de aleaciones poseen una resistencia

relativamente alta a temperaturas moderadamente

elevadas. Ellos encontrando muchas aplicaciones en

vehículos fuselaje estructuras aeroespaciales.

24.2.5 Acero para herramientas

Acero para herramientas es el término generalmente

aplicado a aceros encuentran en los dispositivos que se

utilizan para cortar, corte, o materiales de formulario.

Pueden ser de carbono o aceros de aleación. Aceros en

el rango de contenido de carbono inferior (0,70% a

0,90% o puntos 70 a 90) se utilizan para herramientas

sujetos a choques. De mayor contenido en carbono

aceros para herramientas (1,10% a 1,30% o los puntos

110 a 130) se utilizan cuando las herramientas con

bordes de corte afilados son requeridos.

Brocas, escariadores, fresas, punzones y matrices,

están hechas de aceros de aleación. Aunque varios

aceros de herramienta pueden ser endurecidos

utilizando el agua como medio de enfriamiento más,

debe ser endurecido en aceite o en aire. Estos últimos

son a menudo conocidos como acero templado al

aceite con aire templado o aire templado.

Algunas aleaciones de acero también se clasifican como aceros de alta velocidad, debido a que son capaces de hacer cortes más profundos en velocidades de corte mayores que los aceros de herramienta regulares. Ellos poseen dureza rojo, o la capacidad de retener su dureza a altas temperaturas, la figura 4-10. También poseen alta resistencia a la abrasión. A pesar del desarrollo y uso generalizado de carburos cementados y cerámicas, aceros de alta velocidad siendo un material importante herramienta de corte. 24.2.6 carburo de tungsteno El carburo de tungsteno es el más duro hecho por el hombre de metal. Es casi tan duro como el diamante. El metal se forma por moldeo de tungsteno, carbono, y polvos de cobalto bajo calor y presión en un proceso

conocido como sinterización. Los metales se funden sin fundirse. Carburo de tungsteno, aunque no es un verdadero acero, generalmente se clasifican con los aceros. Herramientas hechas de esta familia de materiales puede reducir muchas veces más rápido que las herramientas de corte de alta velocidad, la Figura 24-11.

Figura 24-10. Dos acero de alta velocidad (HSS) fresas se utilizan

para moler una placa de aluminio en la forma especificada.

Figura 24-11. Las herramientas de corte hechas de carburo de

tungsteno puede reducir muchas veces más rápido que los cortadores

de acero de alta velocidad. (Valenite, Inc.)

La aplicación de un recubrimiento de 0,0001 "(0,002

mm) de espesor de nitruro de titanio (TiN) y carburo

de titanio (TiC) a la superficie de carburo de

herramientas se extiende su vida 3 a 8 veces más que

las herramientas sin recubrimiento. Herramientas sin

recubrimiento adquirir una acumulación de material en el

corte borde, lo que produce un acabado de superficie

irregular en el trabajo. Herramientas recubiertas resistir

la acumulación de las virutas. Ellos también funcionan

más frías, duran más, mantenga tolerancias mejor, y

producen un mejor acabado superficial. Véase la figura

24-12.

Figura 24-12. Beneficios de la herramienta de recubrimiento. A-sin recubrir herramientas de corte adquirir una acumulación de material en el borde de corte, que produce un "irregular" acabado de la superficie como partes de la escama de acumulación. B-herramientas recubiertas con nitruro de titanio (TiN) y carburo de titanio (TiC) resistir la acumulación de las virutas. Las herramientas de corte recubiertas se calientan; mantenerse en forma ya, y producen un mejor acabado superficial.

Aplicaciones recomendadas de carburo de grado y

cómo los diferentes fabricantes lista de sus productos

correspondientes se muestran en forma de diagrama en

la figura 24-13.

24.2.7 Aceros Inoxidables

Hay más de un centenar de diferentes aceros

inoxidables. Sin embargo, una característica común

a todos ellos es que contienen cromo suficiente para

hacerlos resistentes a la corrosión. Los aceros

inoxidables pueden ser divididos en tres grupos

básicos:

La clasificación austenítico incluye la de cromo-níquel y cromo-níquel-manganeso aceros inoxidables. En general, son sólo endurecible por trabajo en frío. El instituto americano de hierro y acero (AISI) 300 series del acero inoxidable se encuentran en esta categoría.

• Las aleaciones de acero inoxidable martensítico

de hierro, carbono y cromo son

característicamente de naturaleza magnética y

obtener a través de su dureza normales

tratamiento de calor-procesos.

• Los aceros inoxidables ferríticos tienen más del

18% de cromo. Ellos no son endurecibles y todos ellos

son magnéticas.

Los aceros inoxidables pueden ser mecanizados con las técnicas normales para aceros suaves. Sin embargo, algunas precauciones deben ser observadas con el acero inoxidable: • feeds debe ser lo suficientemente alta como para asegurar que el borde cortante (s) obtener bajo los cortes anteriores y por lo tanto evitar las porciones endurecidas. • Las herramientas debe ser tan grande como sea posible, porque la vida de la arista cortante (s) depende de la buena disipación de calor en el cuerpo de la herramienta de corte. • Cortes de acabado se debe utilizar cuando se trabaja con tolerancias estrechas. • La máquina debe ajustarse de manera que no haya juego mínimo. De lo contrario, la herramienta de corte puede "montar" el trabajo y el esmalte y / o endurecer la superficie. 24.2.8 Identificación de Aceros Debido a los diferentes tipos de aceros se parecen, varios métodos de identificación se han ideado. Ellos incluyen la identificación por la composición química, propiedades mecánicas, la capacidad para cumplir con una norma o especificación práctica industrial aceptada, o la capacidad de ser fabricado. La forma de la forma de molino (varilla, barra, la forma estructural, etc), y el uso previsto para el metal, también puede determinar el método de identificación.

AISI / SAE códigos

La American Iron and Steel Institute (AISI) y la Sociedad

de Ingenieros Automotrices (SAE) han elaborado

normas casi idénticas que son ampliamente utilizados

para la identificación de acero. Ambos sistemas utilizan

una idéntica de cuatro número de código (algunos

aceros requieren quinto dígito) que describe las

características físicas de los aceros. El sistema AISI

Si hay

acumulación de

borde generada

durante la

formación de

viruta

Las pequeñas

partículas de

urbanizada

borde -

incrustado en la

superficie

Revestimiento

de nitruro de

titanio

superficie

mejorada

también hace uso de una letra prefijo (A, B, C, etc) que indica el proceso de fabricación de acero utilizado

.

Recomendado Carburo Aplicaciones Grado

Grado C2 sin revestir Para el uso de hierro fundido, materiales no ferrosos, y de propósito general.

Grado C4 sin revestir Luz fundido acabado hierro, no ferrosos, y de propósito general.

Grado C6 sin revestir Para el acero, fundición de acero, fundición maleable, aceros inoxidables, aceros y sin corte.

Grado C5-C6 nitruro de titanio recubierto (TiN)

Para los aceros al carbono, aceros de herramientas, aceros aleados, fundición de acero, fundición maleable, austeníticos y martensíticos, aceros inoxidables y aceros de corte libre.

Grado C6-C7 carburo de titanio recubierto (TiC)

Para el acero, fundición de acero, fundición maleable, hierro nodular y aceros inoxidables martensíticos.

Grado C2-C4-C6-C8 óxido de aluminio, con recubrimiento cerámico

Para los aceros al carbono, aceros de herramientas, aceros inoxidables, aceros aleados, fundición de acero, fundición gris, fundición maleable y hierro nodular.

A

Carburo Tabla Comparativa

Class

RTC Newcomer

Carboloy

Iscar Kennametal

Mitsubishi

Sandvik

Seco

Sumitomo

Valenite

V.R. Wesso

n

RTW

C-2 RTC2 N21 833 IC20 K-68 UTi20T

HTi10

CG-20 HX G10E VC-1

VC-2/VC-

28

2A5 CQ-2

C-6 RTC5 N60 395

78

IC54 K420 STi20

UTi20T

S-2

S-35

S-2

S-4

ST20E VC-6 VR-75 Cy-5

TiN RTC052

NN60 516 IC656

KC810

KC950 GC-

425

GC-

315

GC-

225

TP15

AC720

AC815

AC15

VN-5

VC-7

VC-88

V01

663

650

660

TRW-755

TiN

&

aio2

&

TiN

RTC054

1000 550

560

IC635

KC850 U610 GC4025

GC235

TP10

VN2 653 718

B

Figura 24-13. Recomendaciones para varias herramientas de inserción de tungsteno de corte de tipo. A-recomendados

aplicaciones. B-carburo de inserción comparaciones

El código de cuatro numeral funciona como sigue: El primer dígito clasifica el acero. El segundo dígito indica

el porcentaje aproximado del elemento de aleación en el acero. Los últimos dígitos tivo mostrar el contenido de

carbono aproximada del acero en puntos o centésimas de un uno por ciento. Por ejemplo, un acero designado

SAE 1020 es un acero al carbono con aproximadamente 20 puntos o 0,20% de carbono. El AISI SAE y código

de cuatro dígitos se aplica sobre todo a la barra, varilla, y productos de alambre. Vea la sección de referencia de

este texto para obtener más información sobre este

tema. Figura 24-14. Tenga en cuenta la codificación de color de

las barras de acero.

código de colores La codificación de color es otro método de identificación de los muchos tipos de acero, la figura 24-14. Cada acero de uso general se designa por un color específico. El código de colores está pintado en los extremos de las barras que son 1 "(25 mm) o más de diámetro. En las barras más pequeñas que 1" (25 mm), el código de color se puede aplicar al extremo de la barra o en un adjunto etiqueta. Prueba de chispa El ensayo de chispa también se emplea a veces para determinar los grados de acero. El metal se toca ligeramente la muela y las chispas resultantes se observan cuidadosamente. Vea la Figura 24-15. Al realizar u observar una prueba de chispa, usar protección aprobada víspera. El molino víspera escudo debe estar limpio y en su sitio. El resto de la herramienta también deben estar debidamente ajustadas.

24.3 METALES NO FERROSOS

Hay muchos metales que no tienen hierro como su ingrediente básico. Conocidos como los metales no ferrosos, ofrecen

propiedades específicas o combinaciones de propiedades, que los hacen ideales para tareas en las que los metales no

ferrosos son adecuados, la Figura 24-16.

Figura 24-15. Un ensayo de chispa a veces se emplea para determinar observar el grado de acero. Toque acero a la muela ligeramente y el color y la

forma de las chispas resultantes

Figura 24-16. Las aleaciones de aluminio se utilizan en la

construcción de este tren de alta velocidad diseñada para viajar a 200

mph (320 kph). El metal es ligero, fuerte y resistente a la corrosión.

(Francés Ferrocarriles Nacionales)

24.3.1 aluminio

El aluminio ha llegado a significar una gran familia de las

aleaciones de aluminio, no sólo un único metal. Como

primer Producido de aluminio es de 99,5% a 99,76% de

pureza. Es algo blando y no muy fuerte.

La fuerza de aluminio se puede aumentar enormemente

mediante la adición de pequeñas cantidades de

elementos de aleación, por tratamiento térmico, o por

trabajo en frío. Una combinación de las tres técnicas

han producido aleaciones de aluminio que, libra por

libra, son más fuertes que el acero estructural. Además

de aumentar la fuerza, los elementos de aleación se

puede seleccionar a mejorar las características de

soldadura, maquinabilidad resistencia a la corrosión, etc

Hay dos clases principales de aleaciones de aluminio: Aleaciones y aleaciones forjadas del elenco. La forma de aleaciones forjadas se cambia por ellos trabajando mecánicamente por forja, laminación, extrusión, martilleo, u otras técnicas. Aleaciones de fundición se forma mediante el vertido de metal en un molde y permitiendo que solidifique la figura 24-17.

figura 24-17. Esta fundición de aluminio de la rueda está saliendo de

morir (antiguo) de una máquina de colada. La rueda es más ligero,

más fuerte y más atractivo que los tradicionales ruedas de acero

prensado. (Kelsey-Hayes).

Cada aleación se le da un número de identificación. Conocido como el sistema de designación Aluminum Association, es un código de cuatro dígitos, además de una designación temperamento designación Temperatura indica el grado de dureza de la aleación. De ello se desprende la aleación de identificación numeración y está separada de ella por un guión. Las aleaciones de aluminio poseen muchas cualidades deseables. Son extremadamente fuerte y resistente a la corrosión bajo la mayoría de condiciones. Las aleaciones son más ligeros que los metales más comercialmente disponibles. Pueden ser en forma y forman fácilmente, y están disponibles fácilmente ¬ capaz en una multitud de tamaños, formas, y aleaciones.

Mecanizado de aluminio

La mayoría de las aleaciones de aluminio forjado poseen

excelentes características de mecanizado. Ellos son

capaces de ser mecanizada para formas intrincadas a

altas velocidades de corte. Sin embargo, la composición

de una aleación de aluminio es un factor que puede

afectar a la maquinabilidad. Algunas aleaciones de

aluminio de una naturaleza no abrasiva (aquellos que

contienen cobre, magnesio o zinc), han mejorado la

maquinabilidad. Otras aleaciones con componentes

abrasivos (tales como silicio) reducir la vida útil de la

herramienta y superficies mecanizadas puede tener un

acabado ligeramente gris con poco brillo.

La mayoría de las aleaciones de aluminio son más fáciles

de máquina para un buen acabado cuando en temple

duro lleno que cuando está en un estado recocido.

Características de mecanizado de aleaciones de

aluminio más comúnmente utilizados son:

• N º 1100 y 3003 aleaciones tienen una buena

maquinabilidad, pero son de naturaleza gomosa. Torneaduras son largas y fibrosas, causando dificultad en la evacuación de virutas. Buenos resultados pueden ser obtenidos si las herramientas de corte tienen gran parte superior y los ángulos laterales de rastrillo, con los bordes afilados, de corte suave. • Número 5052 aleación tiene virutas que son largas y

fibrosas, y la superficie mecanizada no es tan buena

como en 3003. La maquinabilidad es buena, sin

embargo.

• Número 5056 aleación tiene una buena maquinabilidad con la ventaja de la disposición de la viruta bastante fácil. • Números 2017-T4 y T6 máquina 2014-aleaciones para un excelente acabado. De los dos, 2014-T6 tiene una mejor maquinabilidad debido al método de tratamiento

térmico-ción empleada. Esto causa un mayor desgaste de la herramienta. • N º 2024-T3 aleación tiene buenas características de mecanizado con herramientas debidamente afilada y perfeccionado. Acabados superficiales son excelentes. • Número 6061-T6 contiene silicio y magnesio. Es más difícil de mecanizar que las aleaciones de la serie 2000. Correctamente afiladas herramientas de corte y refrigerantes con buenas cualidades lubricantes son esenciales. Finos acabados se pueden obtener con los recortes moderadamente pesados. • Número de aleación 7075-T6 es la aleación de fuerza

más alto de aluminio que está disponible

comercialmente. Cualidades de mecanizado son

buenas.

Herramientas de alta velocidad de corte producirá

resultados satisfactorios cuando la mayoría de

mecanizado de aleaciones de aluminio. Sin embargo,

los resultados óptimos se requieren el uso de

herramientas de metal duro o de cerámica.

Recomendaciones geometría herramienta para el

aluminio se muestra en la figura 24-18.

Figura 24-18. Configuración de carburo de herramienta

de torno para el mecanizado de aluminio.

24.3.2 magnesio

Las aleaciones de magnesio son los más ligeros de los

metales estructurales. Tienen una alta relación

resistencia-peso. Estas aleaciones tienen propiedades

excelentes de mecanizado, y puede ser mecanizado por

todas de trabajo común metal-técnicas. La herramienta

de torno recomendado para el magnesio se muestra en

la figura 24-19.

A pesar de sus muchas ventajas, las aleaciones de

magnesio se deben trabajar con extremo cuidado.

Varias de las aleaciones desarrolladas para su uso a

temperaturas elevadas en vehículos aeroespaciales

contienen torio, un material radiactivo de bajo nivel.

Ellos deben ser manejados de acuerdo a estrictas

medidas de seguridad para los materiales radiactivos.

Otro motivo de preocupación cuando el magnesio

mecanizado es que el cuidado extremo debe ser tomado

por las astillas o partículas es muy inflamable. (Debido a

la conductividad térmica relativamente alta de magnesio

normalmente no hay peligro de incendio cuando una

sección sólida del metal se expone al fuego, sin

embargo.) Chips abrasados de magnesio son tan

intensamente caliente (600 ° F o 315 ° C) que no

pueden ser extinguidos mediante técnicas de extinción

de incendios convencionales. El agua o comerciales

agentes extintores en realidad va a intensificar el fuego

especial (clase D) agente extintor está compuesto por

los incendios de metales combustibles.

Para protegerse contra fuegos de magnesio, no permiten virutas de magnesio a acumularse sobre o alrededor de la máquina, y el uso de un aceite mineral puro líquido de corte en cantidad suficiente para inundar el trabajo. Evitar refrigerantes a base de agua, ya que reaccionan con los chips y en realidad intensificar el fuego de magnesio una vez que se inicia.

Figura 24-19. Configuración de HSS herramienta de torno recomienda para mecanizar magnesio.

24.3.3 Titanio

El titanio es un metal fuerte como el acero, pero sólo

como un medio pesado. Se cierra la brecha entre el

acero de aluminio y acero. Es la apariencia plateada, y

extremadamente resistente a la corrosión. La mayoría

de las aleaciones de titanio son capaces de uso

continuo a temperaturas de hasta aproximadamente 800

° F (427 ° C). Esto hace el ideal de titanio para su uso

en componentes de aviones de alta velocidad. Aluminio

falla rápidamente a temperaturas superiores a 250 ° F

(121 ° C).

Mecanizado de titanio

Titanio se pueden mecanizar con convencional si las

siguientes prácticas herramientas se observó lo

siguiente:

• Los ajustes de herramientas y el trabajo debe ser

rígido.

• Las herramientas tienen que mantenerse afilada.

• Buenas refrigerantes deben aplicarse en cantidades

adecuadas.

• Velocidad de corte debe ser más lenta, con

alimentaciones más pesadas que las utilizadas para el

acero.

Volviendo de titanio que es comercialmente puro es muy

similar a apagar 18-8 acero inoxidable. Las aleaciones

son algo más difíciles de mecanizar, carburo de

tungsteno y algunos tipos de herramientas de cerámica

producen los mejores resultados.

Fresado de titanio es más difícil de girar porque las virutas tienden a soldarse a los dientes de la fresa. Fresado puede aliviar el problema en gran medida. Herramientas de fundición de aleación con frecuencia han demostrado un uso más económico que las herramientas de carburo. Un refrigerante a base de agua se recomienda. La perforación de titanio convencional con brocas de acero de alta velocidad va a producir un trabajo satisfactorio. Taladros no debe ser mayor que la necesaria para producir el agujero profundidad requerida y todavía permiten que los chips a fluir sin obstáculos. Tocando el titanio es uno de los más difíciles las operaciones de mecanizado. El grifo tiene una tendencia a congelar o se unen en el agujero. La selección cuidadosa de fluido de corte se minimizar este problema. Aserrado titanio requiere una velocidad lenta de unos 50 pies por minuto (15 mpm), con una fuerte presión, constante. La geometría de los dientes de la hoja debe estar diseñada para el titanio aserrado.

24.4 ALEACIONES A BASE DE COBRE Latón y el bronce son los más conocidos de las aleaciones a base de cobre. Sin embargo, menos conocidas tratables térmicamente aleaciones están disponibles. Las aleaciones más recientes figuran el cobre y los metales exóticos como el circonio y berilio. La mayoría de las aleaciones a base de cobre están disponibles en barra, barra, tubo, alambre, tiras y formas de hojas.

24.4.1 Cobre El cobre es un metal de base, es decir, una pura

metálico elemento. Es probablemente el metal más

antiguo conocido. Se puede dar forma fácilmente,

pero se vuelve difícil cuando trabajado y debe ser

recocida o suavizado. El cobre es difícil de

mecanizar debido a su dureza y suavidad.

Con el cobre, mantener las herramientas de pulido y

afilado hacer un corte tan profundo como sea

posible. Fluidos de corte no estén habitualmente es

necesario, excepto cuando impacta.

24.4.2 latón

El latón es una aleación de cobre y zinc. Se extiende en

color de amarillo rojizo a un color amarillo plateado, con

el color determinado por el porcentaje de zinc que

contiene. La mayoría de los latones pueden ser

fácilmente mecanizados.

24.4.3 Bronce

Bronce, Figura 24-20, es una aleación de cobre y

estaño. Es más difícil de latón y es mucho más caro.

Muchas aleaciones de bronce especiales incluyen

elementos de aleación adicionales, tales como aluminio,

níquel, silicio, y fósforo. La mayoría de los bronces son

relativamente fáciles de mecanizar con herramientas

afiladas, Figura 24-21

24.4.4 Cobre-berilio El berilio es una de las aleaciones más nueva base de cobre. Sus cualidades de mecanizado son similares a las de cobre. Mecanizado de cobre berilio puede suponer un peligro para la salud definido si las precauciones no se observan. El polvo fino generado por mecanizado y de presentación puede causar daño respiratorio grave. Una mascarilla respirador de tipo deben ser puestas. Los procedimientos especiales también se deben seguir cuando se utilizan máquinas de limpieza a máquina de cobre berilio. Un sistema de vacío debe ser empleado para eliminar el polvo de cobre berilio, o el trabajo debe ser libremente inundado de fluido de corte. No permita que las herramientas de corte para llegar a ser aburrido, aburrido ya que las herramientas generan más polvo que las herramientas afiladas. El cobre de berilio puede ser tratado térmicamente. No

debe ser mecanizado en el estado recocido.

Recomendaciones geometría herramienta para

herramientas de torno utilizados con el cobre berilio se

muestra en la figura 24-22. Cuando berilio mecanizado,

emplear una base de aceite mineral fluido de corte. El

líquido debe ser seleccionado por sus propiedades de

enfriamiento, en lugar de para la lubricación.

Figura 24-20. Bronce. Un bronce-es un metal excelente para hélices

de los barcos. El que se muestra es de 31 pies de diámetro.

(Bethlehem Steel Co.) B-hélices del barco se mecanizan en targe

máquinas herramientas CNC multiejes. (Bird-Johnson Company)

Figura 24-21. Configuración de FSS herramienta de torno para

tornear latón y bronce.

Figura 24-22. Configuración de FSS herramienta de torno para

tornear cobre berilio.

24,5 ALTA TEMPERATURA METALES

Las industrias nucleares y aeroespaciales son los

principales responsables del desarrollo de una serie de

metales de alta temperatura. Estos metales tienen las

propiedades únicas de resistencia elevada

temperaturas durante periodos prolongados a

temperaturas elevadas, la Figura 24-23. A veces se

llaman súper aleaciones.

Figura 24-23. Metal utilizado para la fabricación de esta tarjeta de

ventilador de turbina de chorro debe ser capaz de soportar altas

temperaturas durante largos períodos de tiempo sin fallar.

24.5.1 aleaciones basadas en níquel

Aleaciones basadas en níquel son conocidos

comercialmente como Iconel-X, X-Hastealloy, Rene 41,

etc Ellos tienen muchos usos en motores de aviones,

motores de cohetes y hornos eléctricos de tratamiento

de calor. Estas aplicaciones requieren metales que

pueden funcionar a temperaturas de 1200 ° F a 1900 ° F

(649 ° C a 1038 ° C). Estos metales no son fáciles de

mecanizar por métodos convencionales.

4.5.2 El molibdeno El molibdeno tiene una excelente resistencia a temperatura elevada en el 1900 ° F a 2500 ° F (1038 ° C a 372 ° C) rango, y ha encontrado muchas aplicaciones en la tecnología moderna. También tiene una gran resistencia a la corrosión por ácidos, vidrio fundido, y metales. Molibdeno similares a hierro fundido si tanto el trabajo y la herramienta de corte se montan rígidamente máquinas. Para la mayoría del trabajo, carburo de tungsteno y herramientas de cerámica se prefieren sobre las herramientas de acero de alta velocidad.

24.5.3 Tálantano

Aleaciones de tántalo se especifican en la fiabilidad a

temperaturas superiores a 2000 ° F (1094 ° C) se

requiere. Tántalo se usa para toberas de cohetes,

intercambiadores de calor en los reactores nucleares, y

en algunas estructuras espaciales.

Tantalio no es un metal fácil de mecanizar. Es gomoso y

tiene una tendencia a desgarrarse. Herramientas de alta

velocidad de acero generalmente se recomiendan.

Extremas ángulos de corte se utilizan para mantener la

herramienta y el chip clara del trabajo. La herramienta

debe estar bien apoyada, con saliente poco.

24.5.4 tungsteno

Tungsteno se funde a una temperatura más alta -6200 °

F (3429 ° C) - que cualquier otro metal conocido. Sin

embargo, el tungsteno no es resistente a la oxidación a

altas temperaturas (por encima de 930 ° F o 499 ° C) y

deben ser protegidas con un recubrimiento adecuado,

tal como uno de los siliciuros. Tiene muchos usos en los

motores de cohetes, electrodos de soldadura y hornos

de alta temperatura. El tungsteno es un metal ideal

para los platinos en los dispositivos eléctricos.

El mecanizado es bastante difícil, pero se puede hacer

con carburo y herramientas de cerámica si el trabajo es

pre ¬ calentó a aproximadamente 400 ° F (204 ° C). La

conformación final de una parte de tungsteno se realiza

con frecuencia mediante molienda. Una refrigeración

adecuada de la muela abrasiva con un compuesto a

base de aceite se recomienda.

24,6 METALES RAROS

Nombre prácticamente cualquier metal raro, y lo más

probable es que alguien está tratando de encontrar una

manera de utilizarla para aplicaciones aeroespaciales.

La mayoría de los metales en esta categoría están

disponibles sólo en pequeñas cantidades para

propósitos experimentales. Muchos de ellos cuestan

bastante más que el oro.

Incluido en el grupo de los metales raros son elementos

tales como itrio escandio, cerio, europio, lantano, y

holmio. Si bien puede parecer extraño y casi

desconocido en el momento presente, no fue hace

mucho tiempo que el uranio, titanio, berilio y estaban

en la misma categoría. De hecho, sólo ha sido un poco

más de 100 años desde que aluminio era considerado

un metal raro vale muchas veces más que el oro!.

24.6.1 Otros Materiales

Además de los metales convencionales y plásticos, la

tienda de máquina moderna también se espera que el

trabajo de otros tipos de materiales.

Panal Muchas formas se han ideado para dar los metales

existentes mayor resistencia y rigidez, mientras que

la reducción de peso. Estructuras de emparedado de

panal, la figura

24 a 24, son un ejemplo. Las secciones de material

delgado (aluminio, acero inoxidable, titanio, y no

metales como Nomex ® fabric) se unen entre sí

para formar una estructura que es similar en

apariencia a la peine de la cera que las abejas crear

para almacenar la miel.

Figura 24-24. El panal tiene una gran fuerza y rigidez para su peso.

Tiene muchas aplicaciones en la industria aeroespacial.

Cuando panal está rígidamente unido entre dos hojas de metal o de compuesto para formar un panel sándwich, se convierte en una estructura fuerte. Tiene una muy alta resistencia a peso y la relación de rigidez a peso. La unión se realiza con un adhesivo, o los materiales fundidos por soldadura para soldadura fuerte o resistencia. Debido a que el material es frágil (antes de ser moldeado y unido en unidades rígidas), que puede causar problemas en el mecanizado, la figura 24-25. Además de las herramientas especiales que literalmente Pare el material fuera, electrolítico de molienda es el método más rápido para panal mecanizado. No deja una rebaba que crearía problemas en su eliminación. El transbordador espacial y otros vehículos de último modelo aeroespaciales utilizan grandes cantidades de aluminio, acero inoxidable, titanio y el panal en sus

estructuras. Véase la Figura 24-26.

Compuestos Los compuestos son un fenómeno relativamente nuevo que utiliza fibras de materiales convencionales (y algunos materiales no tan comunes), en tanto las formas puras y aleaciones. Las fibras tales como hierro puro, grafito, boro, fibra de vidrio y se unen entre sí en una matriz de plástico especial (sustancia de unión, tal como un epoxi) bajo calor y presión. Estos materiales son generalmente más ligeros, más fuertes y más rígidos que muchos metales convencionales. Algunos están siendo motores comerciales a reacción para piezas como bujes y arandelas. Algunos son capaces de soportar temperaturas de 600 ° F (315 ° C) durante largos períodos de tiempo y temperaturas de 1000 ° F (540 ° C) por períodos cortos de tiempo.

Usos actuales para materiales compuestos se

concentran en los sectores aeroespaciales y las

industrias automotrices Figura 24-27. Sin embargo, los

compuestos están encontrando aplicaciones en cosas

tales como cañas de pescar, esquís, palos de golf,

raquetas de tenis, cuadros de bicicletas y otros

productos, la Figura 24-28. Mucha investigación se está

haciendo para reducir el coste de los materiales

compuestos para que puedan ser empleados para hacer

más ligeros y seguros carrocerías de automóviles y otros

componentes.

Figura 24-25. Panal de mecanizado pueden ser una operación

delicada. Una máquina de fresado tridimensional se utiliza para tallar

nido de abeja de aluminio a la forma del perfil aerodinámico de la

sección de cola de una aeronave. (Hexcel Corp.)

Figura 24-26. Un orbitador (transbordador espacial) que se acopla a la parte posterior de su portaaviones 747. Los metales y compuestos utilizados en la fabricación de cada vehículo fueron cuidadosamente seleccionados para proporcionar la máxima resistencia manteniendo el peso en un mínimo. Esta no fue una tarea fácil, teniendo en cuenta sus necesidades operativas. (NASA)

Este técnico esta ajustando los controles de una zona

carbonitruración horno utilizado para múltiples casos y endurecer el

acero. (Master Lock Co.)

CAPITULO 25

TRATAMIENTO

TÉRMICO DE METALES

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

después de estudiar este capítulo, usted será

capaz de:

Explique por qué algunos metales son

tratados con calor

enumerar algunos de los metales que pueden

ser tratados térmicamente

describir algunos tipos de técnicas de

tratamiento de calor y cómo se preformados

caso endurecimiento de acero de bajo

carbono

endurecer y templar algunos aceros al

carbono

comparar las técnicas de ensayo de dureza.

señalar las precauciones de seguridad del

que debe observar al tratamiento de metales

TERMINOS IMPORTANTES recocido Brinell probador de la dureza cementación número de dureza normalizado

rockwell probador de la dureza

escleroscopio

relajación de esfuerzos

templado

webster probador de la dureza

Dado que muchas partes producidas en el taller de máquinas debe ser tratada térmicamente antes de su uso, es importante que el maquinista estar familiarizado con la ciencia básica de tratamiento de calor-metales. El tratamiento térmico implica el calentamiento y enfriamiento de un metal o aleación para obtener ciertos cambios deseables en sus características físicas, la Figura 25-1. Estos cambios incluyen la mejora de la resistencia al choque, el desarrollo de la resistencia, y aumentar la resistencia al desgaste y dureza, la Figura 25-2. El tratamiento térmico se realiza calentando el metal hasta una temperatura predeterminada, luego enfriar él (enfriamiento rápido) en agua, salmuera, aceite, ráfagas de aire frío o nitrógeno líquido. Consulte la Figura 25-3. Cualidades deseadas no siempre prevalecer después del temple. Destaca que pueden desarrollar, bajo ciertas condiciones, es posible que algunos aceros se rompa. Por lo tanto, el metal puede tener que ser calentados a una temperatura más baja, seguido de otro ciclo de enfriamiento para desarrollar el grado adecuado de dureza y tenacidad.

Figura 25-1. Un sistema de ensayo de materiales computarizado que se utiliza para determinar la resistencia a la tracción de los metales. El metal se somete a una fuerza aplicada lentamente que lo abre. Las fracturas de metal cuando la rotura por tracción de la muestra se sobrepase. (MTS Systems Corp.)

Figura 25-2. Muchas piezas de este enorme camión de transporte de mineral son tratados con calor. Sin tratamiento térmico partes (ruedas, ejes de transmisión, engranajes, ejes, etc.) el vehículo no sería capaz de mantener su carga de trabajo agotador por mucho tiempo sin desgaste de piezas y el fracaso. (Euclides)

Figura 25-3. Una zona de enfriamiento criogénico en un moderno tratamiento térmico de las instalaciones. Características de las aleaciones de aluminio de varios y algunos metales de la era espacial se mejoran mediante su calentamiento a una temperatura predeterminada y rápidamente enfriamiento (enfriamiento) en nitrógeno líquido a aproximadamente -300 ° F (~ 185 ° C). (Grumman Aerospace Corp.)

El tratamiento térmico consiste en una serie de procesos, que se describen en las secciones posteriores de este capítulo. Técnicas similares pueden ser empleados para recocer (ablandar) metales para hacerlos más fáciles de mecanizar, o al caso de endurecerse (producir una superficie exterior dura) de acero para una mejor resistencia al desgaste.

25,1 PARA TRATAMIENTO TÉRMICO METALES Acero y la mayoría de sus aleaciones son endurecidos. Sin embargo, cuando el tratamiento térmico de acero al carbono, se debe recordar que el contenido de carbono del metal es una consideración importante. Los aceros al carbono se clasifican por el porcentaje de carbono que contienen en "puntos" o centésimas de 1%. Por ejemplo: 60 punto de acero al carbono que contienen de 60/100 (0,60) de 1% de carbono. Acero con menos de 50 puntos de carbono no pueden ser endurecidos. Magnesio, cobre, berilio, titanio, y aleaciones de aluminio muchos también son capaces de ser sometidos a tratamiento térmico.

25.2 TIPOS DE TRATAMIENTO DE CALOR El tratamiento térmico de los metales se puede dividir en dos categorías principales. Una tiene que ver con metales ferrosos, el otro con los metales no ferrosos. Debido a que cada área es tan amplia, que está más allá del alcance de este texto para incluir más de información básica sobre el tratamiento térmico de metales. Los cambios en las características físicas del acero y sus aleaciones pueden ser afectados por estos tipos básicos de tratamiento térmico.

25.2.1 relajación de esfuerzos La relajación de esfuerzos se realiza para eliminar las tensiones internas que se han desarrollado en las partes que han sido trabajado en frío, mecanizado, o soldada. Véase la Figura 25-4. Para aliviar el estrés, las piezas de acero se calienta a 1000 ° F a 1200 ° F (547 ° C a 660 ° C), se mantuvo a esta temperatura una hora o más por pulgada de grosor, y luego, lentamente, con aire u horno refrigerado. La técnica se denomina a veces proceso de recocido. 25.2.2 Recocido El recocido es un proceso que reduce la dureza de un metal para que sea más fácil, o máquina de trabajo de la Figura 25-5. Esto implica el calentamiento del metal a ligeramente por encima de su temperatura crítica, pero más de 50 ° F a 75 ° F (28 ° C a 40 ° C) por encima de este punto, la Figura 25-6. El tiempo que se mantiene a

esta temperatura depende de la forma y el grosor De la parte. Después del período de mantenimiento, la pieza está se dejó enfriar lentamente en el horno u otro recinto aislado. Para algunos aceros, puede ser necesario utilizar el método de la caja de recocido o un horno de atmósfera controlada para evitar el trabajo de escalado o descarburación (pérdida de carbono en la superficie). Con la caja de recocido, la parte se coloca en una caja de metal y la unidad entera se calienta, luego se dejó enfriar lentamente en el horno cerrado

En la reducción de la dureza del metal, su maquinabilidad se mejora. Muchos metales no ferrosos también pueden ser ablandados por recocido.

25.2.3 normalizado La normalizado es un proceso en el que se calienta el metal hasta ligeramente por encima de su temperatura crítica superior y se dejó enfriar a temperatura ambiente. La normalización se emplea para refinar la estructura de grano de algunos aceros y de ese modo mejorar la maquinabilidad. Es un proceso muy relacionado con recocido.

La Figura 25-4. Las tensiones que se desarrollan en los metales cuando se mecanizan o soldadas se eliminan mediante la relajación de esfuerzos.

25.2.4 El endurecimiento El temple es una técnica normalmente empleado para obtener óptimas cualidades físicas en acero, la Figura 25-7. Esto se logra mediante el calentamiento del metal a una temperatura predeterminada durante un período especificado de tiempo. La temperatura a la cual el acero se endurece se llama su temperatura crítica, y varía desde 1400 ° F a 2400 ° F (760 ° C a 1316 ° C), dependiendo de la aleación y el contenido de carbono. Para una "regla-de-pulgar" rango de temperaturas de endurecimiento de aceros al carbono, vea la Figura 25-8. Después del calentamiento, la parte se enfrió en agua, salmuera, aceite, nitrógeno líquido, o chorros de aire frío. Agua o salmuera se emplea para apagar acero al carbono. El aceite se utiliza normalmente para apagar aceros de aleación. Chorros de aire frío o nitrógeno líquido se utiliza para aceros de alta aleación.

Figura 25-6. Diagrama rango crítico para el acero al carbono.

Figura 25-7. Moldes para bolos de plástico están siendo colocados en un horno para el endurecimiento. (Lindberg Steel Co. El tratamiento)

Carbon Content Hardening Temperature Range

0.65% to 0.80% 1450°F to 1550°F (788°C to 843°C) 0.80% to 0.95% 1410°F to 1460°F (766°C to 793°C)

0.95% to 1.10% 1400°F to 1450°F (760°C to 788°C)

Over 1.10% 1380°F to 1430°F (749°C to 777°C)

Figura 25-8. Esta gráfica muestra la "regla-de-pulgar" (método práctico aproximado) manera de determinar un rango de temperaturas de endurecimiento de acero al carbono. Metal calentado debe ser apagado con agua, salmuera, aceite ligero, o ráfagas de aire frío.

El enfriamiento deja el acero duro y quebradizo. Puede romperse si se exponen a cambios bruscos de temperatura. Para la mayoría de los propósitos, esta fragilidad y la dureza se debe reducir por un revenido u operación de dibujo.

25.2.5 endurecimiento superficial

Endurecimiento superficial se utiliza a menudo cuando sólo una superficie de dureza media se requiere de alto carbono o aceros de aleación, figura 25-9. La estructura interna del metal no se ve afectada. Temple a la llama, endurecimiento por inducción, y el endurecimiento láser se utilizan para lograr estas características. Temple a la llama consiste en el calentamiento rápido de la superficie con un soplete de acetileno, y el enfriamiento inmediato de la superficie calentada, Figura 25-10. La llama debe moverse constantemente para evitar que se queme o endurecimiento del metal demasiado profundamente

La Figura 25-9. Torno formas son frecuentemente superficie endurecida mejora la resistencia al desgaste.

Figura 25-10. Una cama del torno se llama endurecida. Endurecimiento por inducción hace uso de una inducción eléctrica de alta frecuencia de la corriente para calentar el metal, la figura 25-11. El medio de enfriamiento sigue a la bobina de inducción. La técnica es rápida y tiende a minimizar la distorsión en la pieza que está siendo tratada térmicamente. Temple por inducción es ideal para las operaciones de producción de endurecimiento. Laser endurecimiento funciona sobre el mismo principio que los descritos previamente técnicas de endurecimiento. Un rayo láser 1/8 "a 5/8" (3,2 mm a 15,9 mm) de ancho se centra en el área a ser Figura endurecido, Figura 25-12. La energía de la luz emitida por el láser se convierte en energía térmica y es absorbido por el metal. La superficie se calienta rápidamente, por lo que la pieza debe ser movido bajo la viga o la zona se calienta a la temperatura de fusión. Desde allí se introduce muy poco calor en la pieza, el área endurecida se enfría rápidamente (auto-apaga) lo suficiente como para tocar en pocos segundos. Con la técnica de láser, el área que se está endurecido puede ser controlado cuidadosamente. Puede ser tan pequeño como 1/4 "(6,5 mm) cuadrados.

Figura 25-11. Un autónomo vertical de barrido sistema de inducción para el tratamiento térmico. Está equipado con una pantalla táctil y memoria del programa de la base de programa / archivo. El horno puede ser cargado / descargado manualmente o por un manipulador robótico. (Radyne)

Figura 25-12. Un haz láser que se usa para el tratamiento térmico de la zona de apoyo de un eje. El color negro sobre la superficie de apoyo evita que el haz se refleje de vuelta desde la superficie sin calentar el metal. La pequeña llama en aumento desde el punto de ser tratado es causada por la pintura de color negro quemando. (Light Beam Technology, Inc.)

Hay muy pocas posibilidades de deformación o distorsión parte con láser endurecimiento. El proceso produce una estructura de grano fino que tiene una superficie más dura que desgasta que otras técnicas.

25.2.6 Cementación Acero bajo en carbono no se pueden endurecer a cualquier gran grado de tratamiento térmico convencional. Sin embargo, una concha dura se puede poner en la superficie, mientras que la parte interior permanece relativamente blanda y dura, por el proceso denominado cementación, la figura 25-13. Figura 25-13. Sección transversal de una parte de cementación muestra que el interior permanece relativamente blando y duro, mientras que un duro "cáscara" está formada en el exterior.

Caso de endurecimiento se lleva a cabo calentando la pieza a una temperatura al rojo y la introducción de pequeñas cantidades de carbono o nitrógeno a la superficie del metal. Esto se puede hacer por uno de los métodos siguientes: carbonización, cianuración, o nitruración. • Durante la cementación, a veces se denomina el método de embalaje, el acero se entierra en un material carbonáceo seco (material rico en carbono) y se calentó hasta justo por encima de su rango de transformación, la figura 25-14. En el rango de transformación (1350 ° F-1650 ° F o 730 ° C-900 ° C), los aceros sometidos internos cambios atómicos que afectan radicalmente sus propiedades. La pieza se mantuvo a esta temperatura durante 15 minutos a una hora, hasta que el grosor de la caja deseada es alcanzado. La pieza se retira del horno y se enfrió rápidamente. Profundas (muy gruesa) de los casos se puede conseguir por este método.

Figura 25-14. Una parte en una envoltura de material carbonoso, listos para ser endurecido.

Durante el método de la sal líquida de endurecimiento superficial, también conocido como cianuración, la pieza se calienta en un baño de sal fundida cianuro, luego se apagó, Figura 25-15. El periodo de inmersión es normalmente inferior a una hora. Una alta dureza se imparte al trabajo, y las partes tratadas tienen buena resistencia al desgaste.

Figura 25-15. Este operador está cuidadosamente retirar un bloque de la matriz a partir de un bote de sal de cianuro, (Master Lock Co.)

• En el método de nitruración o método de gases caso

de endurecimiento, las piezas se colocan en una cámara hermética de calentamiento especial en la que se introdujo gas amoniaco a alta temperatura. El amoniaco se descompone en nitrógeno e hidrógeno. El nitrógeno entra en el acero para formar nitruros que dan una dureza extrema a la superficie del metal. Resistencia al desgaste y dureza a alta temperatura son mucho mayores. Vea la Figura 25-16.

25.2.7 templado Revenido o dibujo se utiliza para reducir la fragilidad de un metal o de la dureza. Se trata de calentar el acero a continuación rango crítico del metal. Consulte la Figura 25-6. La temperatura exacta dependerá del tipo de acero utilizado y su aplicación. Esta información se puede encontrar en los catálogos y manuales siderúrgicas del maquinista del vario. Sostenga la tempera tura hasta que la penetración completa se logra, entonces se apague.

Caso endurecido

exterior o carcasa

Interior mantiene

relativamente blando y

duro

Figura 25-16. Nitruración operación desarrolla una alta dureza sin temple, y la distorsión es prácticamente inexistente. (Lindberg Steel Co. El tratamiento).

Con las tensiones internas en libertad, la tenacidad y el aumento de la resistencia al impacto. A medida que la temperatura se eleva, la ductilidad se mejora, pero hay una disminución de la dureza y la resistencia. 25.3 TRATAMIENTO TERMICO DE METALES Además de acero, otros metales y sus aleaciones son potencialmente tratables térmicamente. Usted debe tener un conocimiento básico de estos procesos. 25.3.1 tratamiento con calor de aluminio El aluminio es un término general que se aplica al metal de base y sus muchas aleaciones. Cuando el tratamiento térmico de aluminio, es imperativo que la aleación exacta se conozca la parte que está siendo tratado térmicamente puede ser arruinado. Las aleaciones de aluminio son tratables térmicamente en mucho la misma manera como el acero. Es decir, el metal se calienta a una temperatura predeterminada, se inactivó, y luego vuelve a calentar a una temperatura más baja. Sin embargo, algunas aleaciones de aluminio con la edad se endurecen a temperatura ambiente. Estas aleaciones se debe mantener refrigerado para permanecer blanda y dúctil (propiedad de metal que permite que sea extraída o martillado delgada) mientras que se está trabajando. Las temperaturas de tratamiento térmico para varias de las aleaciones de aluminio más comunes se muestran en la figura 25-17. Información sobre otras aleaciones, cada una de las cuales requiere un tratamiento especial para llevar a cabo óptimas cualidades físicas, se pueden obtener a partir de manuales disponibles en los diferentes productores de aluminio. 25.3.2 tratamiento con calor de latón El latón puede ser recocida después del trabajo en frío por calentamiento a 1100 ° F (593 ° C) y enfriamiento.

La velocidad de enfriamiento no tiene ningún efecto apreciable en el metal. 25.3.3 tratamiento con calor de cobre El cobre es recocido en mucho la misma manera como el latón. El metal puede ser apagado o se deja enfriar lentamente a temperatura ambiente. 25.3.4 tratamiento con calor Titanio La mayoría de las aleaciones de titanio son tratables térmicamente. Sin embargo, las instalaciones especiales son necesarias porque el titanio es un metal reactivo: se absorbe fácilmente carbono oxígeno, y nitrógeno. Estos elementos afectan en gran medida la fuerza de titanio y su resistencia a la fatiga y la corrosión. 25.4 EQUIPO DE TRATAMIENTO TÉRMICO Tratamiento térmico implica tres pasos distintos: calefacción de alta temperatura, enfriamiento rápido o temple para endurecer y templar la dureza final y las propiedades físicas. Cada paso es significativo en su efecto sobre los resultados finales. 25.4.1 Medios Enfriamiento El principal problema en el tratamiento térmico es para enfriar el metal a una velocidad uniforme en toda su superficie. El agua, el aceite, y el nitrógeno líquido son medios estándar enfriamiento utilizados para extraer el calor de la parte que está siendo tratada. Tanques de amortiguación para el aceite y el agua están disponibles con los sistemas de control de la temperatura, la Figura 25-18.Water tiene los efectos más graves de refrigeración. Se utiliza principalmente en el tratamiento de acero al carbono de dureza máxima. El agua tiene la desventaja de la formación de gases cuando el metal caliente se sumerge en ella. Las burbujas de gas se adhieran al metal, el enfriamiento retardado, y causar puntos blandos en la pieza tratada. El uso de salmuera (5% a 10% de sal en el agua de apagado) evita la formación de gases y da mejores resultados de refrigeración.

Tratamiento Térmico Aleaciones de Aluminio

solución Precipitación(envejecimiento)

aluminio aleación

Calentar a ° F (° C)

enfriar Resultado temple

El calor a ° F (° C) Mantenga la posición _______________durante

horas

Resultado temple

2024-0 910°F-930°F (488°F-499°C)

En agua fría lo más rápidamente posible después de la retirada del horno

……. Cuarto 48-96 2024 – T4

6061-0 960°F-980°F (515°C-527°C)

601 W 315°F-325°F 16-20 (157°C-162°C) 6061-T6-

345°F-355°F 6-10 (174°C-179°C)

7075-0 860°F-930°F

(460°C-499°C)

705-W 245°F-255°F 20-26 (118°C-124°C) 7075-T6

Nota: Cuando el tratamiento térmico revestido de 2024 y 7075 de aluminio revestido, mantenga la temperatura por menor tiempo posible.

Figura 25-17. El tratamiento térmico de temperaturas para varias aleaciones de aluminio comunes.

Figura 25-18. Una circulación de aceite-enfriamiento rápido del sistema. La regla de comprar un tanque de enfriamiento circulante es un galón de medio de enfriamiento por cada libra de acero templado a 1500 ° F por hora. Aceites estándar de enfriamiento rápido da mejores resultados cuando se calienta a 120 ° F a 140 ° F (50 ° C a 60 ° C). (MIFCO McEnglevan Horno Industrial Co., Inc.)

Los aceites minerales enfríe más lentamente y producen

menos distorsión en la parte tratada de agua. Los

aceites especiales de temple se han desarrollado.

Tienen un alto punto de inflamación (la menor

temperatura a la que el vapor de aceite se inflama en el

aire) y no tienen un olor desagradable. En el tratamiento

de producción de calor utilizando aceite, el baño de

enfriamiento debe ser filtrado y enfriado a temperatura

ambiente. Aceites se utilizan para aceros de aleación se

endurecen. El enfriamiento del metal calentado en

aceite sólo debe realizarse en un área bien ventilada.

Evite inhalar los humos.

El aire circula libremente se utiliza para enfriar algunos

aceros de alta aleación. El aire que se utiliza como

medio de enfriamiento debe estar seco porque la

humedad puede hacer que el acero se fracture.

El nitrógeno líquido, un medio sumamente frío para

enfriamiento rápido, se utiliza con aluminio y aleaciones

de la era espacial. Instalaciones especiales que se

requieren.

25.4.2 Hornos

El horno de tratamiento térmico debe ser capaz de

alcanzar y mantener las temperaturas necesarias para el

tratamiento térmico. Ellos son calentados por

electricidad, gas o petróleo.

Los hornos más pequeños son calentados por

electricidad. Son seguros para operar, tranquilos, no

requieren sistemas de ventilación elaborados, alcanzan

su temperatura máxima rápidamente, y puede ser

controlado con precisión. Cuando está equipado con un

controlador basado en microprocesador, es posible

programar el horno para el tiempo preciso / ciclos de

temperatura, la figura 25-19.

Figura 25-19. Horno de mufla tipo de sobremesa con un controlador

programable por el tiempo preciso / gestión de la temperatura. Este

horno eléctrico de propulsión tiene un intervalo de temperatura de 90 °

F a 2012 ° F (32 ° C a 1100 ° C). (NEYTECH).

Algunos modelos están equipados con dos cámaras, la Figura 25-20. La parte superior de alta temperatura de la cámara puede ser equipado con control de la atmósfera para el tratamiento térmico con gases inertes. La cámara inferior se utiliza para el templado y el dibujo.

Figura 25-20. Horno eléctrico doble con lectura digital y el controlador

basado en un microprocesador. La unidad superior cuenta con control

atmosférico para el endurecimiento con gases inertes; la unidad inferior

se utiliza para el dibujo y templado.

(MIFCO McEnglevan Horno Industrial Co., Inc.).

Cuando está equipado con control atmosférico, el horno puede ser sellado y un vacío dibujado para eliminar los gases atmosféricos que puedan contaminar el metal que está siendo tratado térmicamente. Entonces la cámara se inunda con un gas inerte (que no se oxida o ser absorbido por la superficie del metal) durante la operación de tratamiento térmico. Hornos modernos eléctricos están equipados con dispositivos de seguridad múltiples. Evite el uso de un horno hasta que estén bien seguro en su operación segura. Hornos a gas también se emplean ampliamente para el tratamiento térmico. Para un funcionamiento seguro de un horno a gas, consulte la siguiente sección de este capítulo. Hornos a gas ruidosos. Los protectores auditivos deben ser usados cuando se trabaja cerca de ellos. La industria emplea muchos tipos de tratamiento térmico con hornos. La mayoría son automatizados y de continuo en funcionamiento. Vea la Figura 25-21.

Figura 25-21. Tratamiento térmico con hornos. A-Dos hornos automáticos. El de la derecha tiene un tanque de agua de enfriamiento rápido con un

transportador. Horno en el extremo izquierdo incorpora un aceite de ciclo automático de enfriamiento. B-Un tipo de producción, atmósfera controlada

tratamiento térmico horno. (Linberg Steel Co. El tratamiento)

25.5 TEMPLE DE ACERO AL CARBONO El tratamiento térmico de cualquier metal requiere mantener temperaturas precisas. Un pirómetro, figura 25-22, es un instrumento que mide con precisión el horno temperatura. En hornos eléctricos, el pirómetro se puede ajustar a la temperatura deseada y se utiliza para mantener esta temperatura una vez que se alcanza. Si el horno no está equipado con un pirómetro, Será necesario para juzgar la temperatura por el color del metal mientras se calienta. Los muestrarios de colores están disponibles de las empresas siderúrgicas. Consulte la Figura 25-23. El siguiente procedimiento se recomienda cuando se trata de endurecimiento de aceros de carbono. La oxidación del metal durante tratamiento térmico puede evitarse envolviendo la parte en lámina de acero inoxidable, la Figura 25-24

Figura 25-22. Pirómetro se utiliza para medir temperaturas en un

horno. Este pirómetro se utiliza en los hornos de gas. (Johnson Gas

Appliance Co.)

Figura 25-23. Antes de metal se vuelve incandescente (luz roja), acero pasará a través de los colores que aparecen en esta tabla. Colores útiles para el

acero templado si no se monta un pirómetro en el horno. (Bethlehem Steel Co.)

Figura 25-24. Procedimiento para envolver las piezas en lámina de

acero inoxidable como protección contra la oxidación y la

descarburación durante el tratamiento térmico.

1. Coloque el metal en los controles del horno y el conjunto (si es aplicable) para la temperatura deseada. Si el horno es de gas, se encenderá de acuerdo con las instrucciones del fabricante. Al encender un horno de gas, de pie a un lado y no mirar en la caja de fuego. Después de que el gas se ha inflamado, ajustar las válvulas de aire y gas para la mejor operación.

2. Calentar el metal hasta su temperatura crítica (1300 ° F a 1600 ° F o 705 ° C a 870 ° C). Evite colocar la pieza que se está tratada térmicamente directamente en las llamas de gas. Si no ha sido

envuelto en lámina de acero inoxidable, colocarlo en un trozo de tubería de hierro, tal como se muestra en la figura 25-25. Permitir que la parte "penetre" en el horno hasta que se calienta uniformemente.

Figura 25-25. Trabajo que se está tratada térmicamente deben

ser protegidos de las llamas directas en un horno de gas mediante

su inserción en una sección de la tubería. Eleve la unidad de suelo

del horno para permitir el calentamiento uniforme.

3. Precaliente las mordazas pinzas y retire la pieza del horno. Vístase adecuadamente para cualquier operación que implique el horno, la Figura 25-26. El metal es muy caliente y graves quemaduras pueden resultar de accidentes relativamente menores.

Como el acero se calienta en un horno cerrado, se mostrará

estos colores aproximados a las temperaturas indican.

Como 0,95 por ciento de carbono de acero es templado, mostrará

estos colores a las temperaturas aproximadas indican.

Figura 25-26. Tratamiento de por calor las temperaturas son muy

calientes. Vestir Correctamente para el trabajo y mantener el área

alrededor del horno para limpiar No hay peligro de resbalar o

tropezar. Además, precalentar tenazas Antes de agarrar la parte

caliente.

(MIFCO McEnglevan Horno Industrial Co., Inc.)

4. Se inactiva la pieza en agua, salmuera o aceite (dependiendo del tipo de acero en tratamiento). Excepto para algunos aceros de aleación, aceros se clasifican generalmente como agua de endurecimiento o tipos otf de endurecimiento, de acuerdo con el medio de enfriamiento para ser empleados en ellos. La técnica de enfriamiento es crítica.

5. Para asegurar aún la dureza a lo largo de la pieza, sumergir largas secciones delgadas hacia abajo en el fluido de enfriamiento con un movimiento hacia arriba y hacia abajo. Evite un movimiento circular, ya que esto puede hacer que la pieza se deforme. Las piezas con otras formas deben ser movido alrededor de una manera que les permita enfriar rápida y uniformemente.

Acero que se ha endurecido adecuadamente será "vidrio duro" y demasiado frágiles para la mayoría de los propósitos. La dureza se puede comprobar al tratar de presentar la superficie de trabajo. Un filo no se corte la superficie si la pieza ha sido endurecida correctamente. No utilice un filo nuevo para la prueba de dureza se dañará!

25,6 REVENIDO ACERO AL CARBONO Como se mencionó anteriormente, el temple se emplea para aliviar las tensiones y presiones que se desarrollan en el metal durante el endurecimiento. Hasta el revenido se hace, el acero templado frágil puede agrietarse o romperse por shock (caída, golpes, etc) o por cambios bruscos de temperatura. El revenido se realiza como sigue:

1. Pulir la pieza endurecida con un paño abrasivo. 2. Calentar la pieza a la temperatura de revenido

correcta. Esto se determina por el tipo de acero y el trabajo de la pieza acabada es hacer. Se varia aproximadamente 380 ° F o 193 ° C (el metal se enciende un amarillo plateado o color paja) a 700 ° F o 371 ° C (el metal cambian de color gris claro o azul). Cartas de colores disponibles de las empresas de acero puede ser empleado como una guía para determinar cuando la temperatura deseada se alcanza si no pirómetro está disponible en el horno. Consulte la Figura 25-23. Se inactiva inmediatamente después de alcanzar la temperatura requerida

3. Las herramientas pequeñas son mejor templado que los coloca en una placa de acero que ha sido calentado al rojo vivo tiene el punto de la herramienta se extienden más allá del borde de la placa, como se muestra en la figura 25-27. Mira el temperamento de un color a medida que se calienta. Se inactiva cuando el color correcto ha alcanzado el punto de la herramienta.

figura 25-27. Utilice una placa de acero templado caliente cuando

son pequeñas herramientas. Ha punto de la herramienta se

extienden más allá del borde de la placa.

Baños de líquidos calientes de petróleo, sales fundidas, o de plomo se emplean a menudo en lugar de un horno para el calentamiento de las piezas a su temperatura de revenido adecuada. Las piezas se llevan a cabo en el baño hasta que el calor que penetra. Luego se retira del baño y se dejó enfriar el aire en calma.

25,7 CEMENTACIÓN ACERO DE BAJO CARBONO De los varios casos las técnicas de endurecimiento, lo más sencillo es carburación, que requiere un mínimo de equipo. Se utiliza un compuesto atóxico comercial, tal como Kasenit ™. La técnica conocida como endurecimiento cianuración no es recomendable, porque el cianuro es un veneno mortal y muy peligroso utilizar en condiciones pero ningún ideal. Hay dos métodos recomendados para utilizar Kasenit para endurecer acero de bajo carbono. El primer método es el siguiente:

1. Llevar el horno a la temperatura. 2. Llevar la pieza de trabajo a un rojo brillante

(1650 º F - 1700 º F o 900 ° C - 930 ° C). Usar un pirómetro o un termopar para controlar la temperatura, la figura 25-28.

Figura 25-28. Un moderno microprocesador basado en control digital para el tratamiento de calor en hornos eléctricos puede aceptar diez tipos diferentes de termopares. (Honeywell, Inc., Automatización y Control Industrial)

3. Sumerja en rollo o espolvorear Kasenit en la Figura pieza 25-29. El polvo se funde y adhiere a la superficie, formando una cáscara.

4. Recalentar la pieza de trabajo a un rojo brillante y mantener a esta temperatura durante unos minutos.

5. Enfriamiento rápido en agua fría.

Figura 25-29. Sumerja en rollo o espolvorear Kasenit, u otro

seguro comercial compuesto de cementación, en el trabajo hasta

que una capa de compuesto se ha formado.

rodar

sumerguir

espolvorear

El segundo método para la cementación acero de bajo carbono es: 1.- Asegurar un recipiente lo suficientemente grande como para sostener el trabajo. Una lata va a hacer si se tiene cuidado de quemar el revestimiento de estaño antes de su uso 2 Cubra completamente el trabajo con Kasenit. Consulte la Figura 25-14. 3. Poner el equipo completo en el horno y se calienta a una temperatura al rojo. Mantener la temperatura durante 5 a 30 minutos, dependiendo de la profundidad de caso necesario. 4. Apaga el trabajo en agua limpia y fresca. Asegúrese de usar tenazas secas saque la pieza del recipiente. Con cualquier método de usar Kasenit, el trabajo en un área ventilada y use protección facial completa, después de delantal y guantes resistentes al calor.

25.8 PRUEBAS DE DUREZA El ensayo de dureza se asegurará de que el metal se ha dado el grado apropiado de tratamiento térmico, el trabajo en frío, o una combinación de los dos, para su uso previsto. Con la prueba de dureza, también es posible establecer estándares para la dureza, se pueden citar en los dibujos y especificaciones. La técnica más comúnmente utilizada consiste en determinar la distancia de una bola de acero o de diamante especial penetra en el metal bajo una carga específica. Máquinas de prueba Brinell y Rockwell, conocidos como identificadores medidores de dureza, se utilizan. El número de dureza indica el grado de dureza del material. Véase la Figura 25-30. 25.8.1 PROBADOR DE LA DUREZA BRINELL El probador de dureza Brinell se emplea ampliamente en laboratorios y situaciones de producción. El ensayo Brinell es una medida de la resistencia del material. Es un excelente índice de factores tales como la maquinabilidad, la uniformidad de grado, temple después del tratamiento térmico, y la dureza del cuerpo del metal. El ensayo Brinell para la determinación de la dureza de un material metálico consiste en aplicar una carga conocida a la superficie de dicho material a través de una bola de acero endurecido de diámetro conocido. El diámetro (profundidad de penetración) de la impresión resultante permanente en el metal se mide. La dureza Brinell es tomado como el cociente de la carga aplicada, dividida por el área de la superficie de la impresión (que se supone que es esférica):

dónde: BHN = Dureza Brinell número en kilogramos por mm

2.

P = Carga aplicada en kilogramos. D = Diámetro de la bola de acero en milímetros, d = Diámetro de la impresión en milímetros.

Para realizar la prueba Brinell probador de la dureza de un aire comprimido de tipo, figura 25-31, a continuación, siga estas instrucciones:

1. Gradualmente gire la válvula del regulador de

aire ajustable en sentido horario hasta que la carga

deseada se indica en el indicador de carga.

Cualquier carga Brinell 500 a 3000 kilogramos se

puede seleccionar mediante el ajuste de este

regulador. Comprobar la lectura de la carga al

realizar la prueba inicial de una serie, y ajustar la

válvula de regulación de aire, si es necesario, de

manera que la carga deseada se indica en la línea

cuando una muestra es realmente bajo carga. 2. Coloque la muestra en el yunque, gire el volante hasta que el espacio permite insertar las muestras en la máquina. Esta distancia (entre la superficie de la muestra y la bola de Brinell) debe mantenerse a un mínimo antes de aplicar la carga. 3. Extraer la carga / descarga del émbolo del lado izquierdo de la máquina. La carga se libera al instante y la prueba termina cuando el émbolo se empuja dentro 4. Lea la impresión con el microscopio especial y obtener el número de dureza Brinell de la dureza mesa. No aplicar la carga de prueba cuando el yunque está dentro del rango de viaje de la ariete y la bola de Brinell, a menos que una muestra de ensayo está en su lugar. Si no espécimen de ensayo está en su lugar, una impresión Brinell se hará en el yunque de la máquina. 5. La muestra de ensayo debe ser lo suficientemente gruesa para evitar una protuberancia, o la otra marca que muestra los efectos de la carga aplicada, de aparecer en el lado opuesto a la impresión. 6. Cuando sea necesario, la superficie sobre la que la impresión es que se hagan deberán ser presentadas, suelo, mecanizado, pulido o con material abrasivo, de modo que el borde de la impresión se define con claridad suficiente para permitir la medición del diámetro a la precisión especificada.

Dureza Tabla de Conversión

(Aproximado)

Los valores varían en función de las calificaciones y las condiciones del material en cuestión. Rockwell "B" balanza no se debe utilizar sobre B-100. La

"C" Escala no se debe utilizar en C-20.

Brinell Rockwell apuntalar scleroscope

tension lbs. sq. in.

Brinell Rockwell aputalar scleroscope

dureza No.

B Scale

C Scale

dureza No.

In 1000 lbs.

dureza No.

B Scale

dureza No.

782 72 107 383 163 84 25

744 69 100 365 159 83 25 713 67 96 350 156 82 24 683 65 92 334 153 81 24 652 63 88 318 149 80 23

627 61 85 307 146 78 23

600 59 81 294 143 77 22 578 58 78 284 140 76

555 56 75 271 137 75

532 54 72 260 134 74

512 52 70 251 131 72

495 51 68 242 128 71

477 49 66 233 126 70

460 48 64 226 124 69

444 47 61 217 121 67

430 45 59 210 118 66

418 44 57 205 116 65

402 43 55 197 114 64

387 41 53 189 112 62

375 40 52 183 109 61

364 39 50 178 107 59

351 (110) 38 49 172 105 58

340 (109) 37 47 167 103 57

332 (108.5) 36 46 162 101 56

321 (108) 35 45 157 99 54

311 (107.5) 34 44 152 97 53

302 (107) 33 42 148 96 52

293 (106) 31 41 144 95 51

286 (105.5) 30 40 140 93 50

277 (104.5) 29 39 136 92 49

269 (104) 28 38 132 90 48

262 (103) 27 37 128 88 47

255 (102) 26 36 125 87 46

248 (101) 25 36 121 86 45

241 100 24 35 118 85 44

235 99 (22) 34 115 83 43

228 98 (21) 33 113 82 42

223 97 (20) 33 109 81 41

217 96 (19) 32 106 80 40

212 95 (18) 31 104 79 39

207 94 (17) 30 101 78 38

202 93 (15) 30 99 77 37

196 92 (13) 29 96 76 36

192 91 (12) 29 94 75 35

187 90 (10) 28 91 74 33

183 89 ( 9) 28 90 73 31

179 88 27 89 72 30

174 87 27 88 71 29

170 86 26 86 70 27

166 85 26 85 69 26

Figura 25-31. Las partes de aire comprimido probador de tipo

dureza Brinell. (Tinius Olsen Testing Machine Co.)

25.8.2 Rockwell Durómetro El más utilizado de todos los métodos de ensayo de dureza es la técnica de prueba Rockwell, Figura 25-32. Cuando se utiliza el medidor de dureza Rockwell, Figura 25-33, ya sea una bola de acero o de un diseño especial de cono penetrador de diamante se utiliza, dependiendo del material que se está probando. Vea la Figura 25-34.

Figura 25-32. Este técnico es con el estado de la técnica de

Rockwell Durómetro. (Wilson Instruments / Instron Corporation)

Figura 25-33. Rockwell Durómetro. A-El probador de tipo básico.

(Mitutoyo / MTI Corp.) B-Este probador de estado-de--tecnica

ofrece una velocidad botón para todas las funciones, incluyendo

las escalas de ensayos, cálculos estadísticos, las conversiones de

dureza escala, y correcciones para piezas redondas. La máquina

puede ajustarse de alta / baja límites de tolerancia con un icono

gráfico que muestra los valores en el pasar / no pasar modo.

(Wilson Instruments / Corporación lnstron)

Figura 25-34. Rockwell penetradores. A-de bolatipo. B-cónica tipo

diamante (Brale)

Una carga menor de 10 kg por primera vez, entonces el medidor de línea se ajusta a cero. La carga principal se añade entonces y se retira, la figura 25-35. El número de dureza representa la profundidad adicional a la que se acciona la bola de prueba o penetrador de diamante cónico por carga importante más allá de la profundidad de la carga de luz Previo aplicada. El número de dureza es un ticamente indicada en el medidor de marca.

Figura 25-35. Este diagrama muestra cómo 1/16 "penetrador de

bola de acero se utiliza para hacer una lectura de dureza Rockwell

B. Tamaño de ha sido muy exagerado para mayor claridad.

Típicamente, un 1/16 "bola de acero se utiliza en conjunción con una carga de 100 kg para probar como yo latón, bronce y acero blando Todas las lecturas con el 1/16." Carga kg bola y 100 son lecturas Rockw, la letra B debe ser colocado antes del número. No hay un número de dureza Rockwell designado solo. Siempre debe estar precedido por letra escala adecuada. La punta de diamante de ensayo cónico, conocido penetrador Brale, se usa con una carga de 150 kg para ING acero templado o de cualesquiera metales duros, Figura Todas las lecturas con el penetrador Brale y carga 150 lecturas son Rockwell C; la letra C, deberán ceder el número de dureza. Penetradores especiales están disponibles para pruebas de materiales La designación escala depende del tamaño de bola utilizada para hacer la prueba. Vea la Figura 25-37. Dos pesas se suministran normalmente con medidor de dureza Rockwell. Uno de ellos tiene un marcado y el otro negro. Sin embargo, diferentes cargas - 60 kg, 100 kg, 150 kg y - se puede aplicar. El brazo de peso, junto con la bandeja de enlace y de peso, se aplicará una carga de 60 kg. El peso con la marca roja se coloca en el platillo de peso para la carga 100 kg. Cuando el peso con el marcado se añade negro, una carga de 150 kg se aplica. El peso de negro no se utiliza solo.

Marcación lee BC más cantidad constante

debido a muelle adicional de la máquina bajo

carga importante, pero cuyo valor

desaparecerá de la marcación la lectura

cuando la carga principal se retira

Rockwell número de

dureza se ha registrado

en la marcación Dial es ahora inactivo

Menor carga (liverada)

Mayor carga (liverada)

Menor carga (aplicadad

a)

Marcación ahora colocada a cero

Menor carga (liverada)

Marcación está inactiva ahora

Menor carga (aplicada)

Mayor carga (no aplicada)

menor carga (no aplicada)

1/16 "Dia. bola de acero

Elevación de tornillo

Trabajo colocado en el probador

Espécimen de texto tomado para tomar carga menor

Bar depresor se libera. Carga se aplica

Manivela esta activada para liberar carga mayor. Carga menor todavía se aplica

Muestra de ensayo se ha rebajado, ahora puede ser retirado el probador

Al realizar pruebas con la carga de 100 kg, la escala de la marcación con números rojos se utiliza. Las escalas de marcación con figuras negras se aplican con la carga de 150 kg. La carga de 60 kg (peso del brazo y el peso de pan solo) se emplea con el penetrador Brale para ensayos de metales muy duros, como las aleaciones de tungsteno de carburo. La 1/16 "bola se utiliza ampliamente con la carga de 60 kg para probar latón hoja.

Figura 25-36. Cómo penetrador de diamante cónico (Brale) se

emplea para determinar la dureza Rockwell C.

Para operar el probador de dureza Rockwell, seleccionar y montar el punto de penetración adecuada, a continuación, comprobar que el peso de

la carga de prueba está en la posición deseada. Coloque el yunque correcto en el tornillo de elevación con un cuidado extremo, o el penetrador que se dañen. Véase la Figura 25-38. Inspeccione la probeta y eliminar cualquier escala o rebabas que aplanar bajo la prueba y dar una lectura falsa. Figura 25-38. Proteja el penetrador con el dedo al retirar y

reemplazar un yunque. Lograr el duro, pero frágil, con el yunque

de diamante puede fracturar el diamante. Un penetrador bola de

acero se pueden deformar si es golpeado por el yunque.

(Wilson Mech. Inst. Div., American Cadena y Cable Co., Inc.).

figura 25-37. Una carta se utiliza como prefijo del valor de la dureza leído sobre la escala Rockwell probador. La carta depende de la carga, el tipo de

penetrador,

y la escala de la que se toman lecturas del dial

Símbolo de escala

penetracion Carga

mayor

(kg)

Figuras marcadas

Típicas aplicaciones de escalas

B 1/16" bola 100 rojo aceros blandos, aleaciones de aluminio, hierro maleable, etc

C Diamante cónico 150 negro acero, hierro fundido duro, titanio, acero endurecido profundo, etc

A Diamante cónico 60 negro carburos cementados negro, acero fino y acero endurecido superficial. .

D Diamante cónico 100 negro Acero fino, acero cementado, templado medio, y el hierro maleable perlítica.

E 1/8" bola 100 rojo Hierro fundido, aleaciones de aluminio y magnesio, y materiales de cojinete.

F 1/16" bola 60 Rojo Aleaciones de cobre recocido y delgadas láminas de metal blando.

G 1/16" bola 150 Rojo Bronce de fósforo, cobre berilio, hierro maleable, etc .

H 1/8" bola 60 rojo Aluminio, zinc

Incremento de

profundidad debido al

incremento de la carga

es la medida lineal de

esta base de la lectura

Rockwell Durómetro.

Profundidad de

penetración que es

forzado por 10 kg de

carga menor

Profundidad de

penetración que se ve

obligado por 150 kg de

carga principal

Los siguientes procedimientos son considerados para obtener los valores de dureza más precisos. Tenga en cuenta que los números en la figura 25-39 se corresponden con los números de secuencia siguientes:

1. Coloque la muestra de ensayo en el yunque. 2. Levante suavemente la muestra hasta que

entra en contacto con el penetrador. Continuar girando el volante cabrestante lentamente hasta que el puntero pequeñas (8) es casi vertical y ligeramente a la derecha del punto. Continuar elevando el trabajo hasta que el puntero largo es aproximadamente vertical (a menos de cinco divisiones más o menos). La fuerza inferior (10 kg) se ha aplicado.

3. Coloque el marcador en cero (línea marcada "ajuste") girando el casquillo que se encuentra debajo del volante, en la Figura 25-40.

4. . Con cuidado, empuje hacia abajo la barra depresor para aplicar la carga mayor. El penetrador es forzado en el trabajo. La profundidad a la que penetra depende de la dureza del metal.

5. Mira el puntero hasta que se detiene. 6. Tire de la manivela hacia adelante para levantar

la carga principal, pero dejan la menor carga todavía se aplica.

7. Lea el número de dureza Rockwell. Si la prueba se ha realizado con el 1/16 "bola, y la carga es de 100 kg, se toma la lectura de la escala de color rojo y la letra B se antepone al número para indicar la condición de la prueba. La letra C es como prefijo del número si el penetrador Brale y 150 kg de carga fueron empleados. la lectura se hace de la escala negro.

Figura 25-39. Probador básico de dureza Rockwell

procedimientos operativos.

Figura 25-40. Un pulgar se utiliza para "en cero" el disco antes de

aplicar la carga mayor. Pulgar se utiliza el mismo para, por debajo

de la barra depresor para aplicar la carga mayor.

(Wilson Instruments / Corporación lnstron)

Después de completar la prueba, disminuir el trabajo fuera del penetrador y sacarlo de la máquina de ensayo. Al igual que otras herramientas de precisión, el probador Rockwell debe ser manejado con cuidado si quiere mantener su exactitud Hay algunas precauciones que deben estar observó lo siguiente: • Al mover el probador, sujete sólo por la base de hierro fundido, nunca por las partes que están unidas a la base. • El probador debe ser nivelada en un banco sólido en un lugar libre de arena y las vibraciones. Mantenga la máquina cubierto cuando no está en uso! • Las lecturas falsas se producirá si el hombro sobre el penetrador Brale no se mantiene la figura limpia, figura 25-41. Con cuidado, limpie con un paño limpio y suave antes de instalarlo en el probador. Figura 25-41. Desnivel de la Brale (penetrador) debe estar libre de

suciedad y rebabas antes de montarse en el probador. De lo

contrario, dará lugar a lecturas incorrectas.

• Use sólo lubricantes especificados por el fabricante. • Apoyar a largo funcione correctamente. • Limpiar el trabajo con un paño abrasivo para eliminar las escamas y la rugosidad; una superficie lisa es necesario para obtener lecturas precisas. Fundición y forjados deben tener un punto de tierra o mecanizados donde la prueba se debe hacer, para que el penetrador pondrá a prueba la parte de abajo de metales verdaderos. • La muestra debe ser lo suficientemente gruesa para que la superficie inferior no muestra la más mínima indicación de la prueba.

8.

desnivel

• Correcciones hay que añadir a las lecturas hechas en papel redondo, si no es posible presentar o moler un punto plano en el área de prueba. • Evite dañar el penetrador o el yunque siendo cuidadoso para no obligar a ellos juntos cuando una pieza no se encuentra en la máquina. • Si el probador se utiliza en acero endurecido, lecturas precisas no se puede hacer a menos que el "caso" es varias veces más grueso que la profundidad de penetración. 25.8.3 Webster probador de la dureza El probador de dureza Webster, Figura 25-42, es un dispositivo portátil de prueba para los materiales de control, tales como aluminio, latón, cobre y acero dulce. Se puede utilizar en ensamblados que no se pueden introducir en el laboratorio, o para poner a prueba una variedad de formas que otros probadores no se puede comprobar, como extrusiones, tubos, o de stock plana. El probador de lectura de marcación de indicador se convierte en la escala de dureza de Rockwell haciendo referencia a una tabla de conversión se proporciona con el instrumento.

Figure25-42. El probador de dureza Webster es un dispositivo portátil que se usa con materiales tales como aluminio, latón, cobre, o acero dulce. Al hacer referencia a una tabla de conversión, la lectura de la probadora marcación indicadora se puede convertir en la correspondiente escala de Rockwell. (Webster Instrument, Inc.).

25.8.4maquina de pruebas de dureza escleroscopio Un escleroscopio es un dispositivo de pruebas que deja caer un martillo sobre la pieza de prueba, con el rebote resultante o rebote del martillo utilizado para determinar la dureza. Dos estilos de escleroscopio están en uso. Uno está provisto de una escala vertical, el otro es un instrumento de registro marcación. Vea la Figura 25-43. Ellos se pueden emplear para ensayos de dureza de todos los metales ferrosos y no ferrosos, pulido o sin pulir, prácticamente sin limitación de tamaño o forma. Prueba de dureza con el escleroscopio es esencialmente una prueba no destructiva. No se producen cráteres que requeriría renovación del acabado de la superficie de ensayo.

Figura 25-43. Hay dos tipos de escleroscopio Shore. A-Un modelo

vertical a gran escala. B-A escleroscopio con un marcador de

lectura directa. (Instrumento Shore and Manufacturing Co., Inc.)

La prueba de dureza escleroscopio implica dejar caer un martillo diamante desde una altura fija para hacer un minuto (muy pequeña) hendidura en el metal. Los rebotes de martillo, pero no a su altura original, porque parte de la energía en el martillo de caída se disipa en la producción de la muesca pequeña. El rebote del martillo varía en proporción a la dureza del metal más duro que el metal, mayor es el rebote. La escala probadora consiste de unidades, determinados dividiendo en 100 partes de la media

marcador

Nivel de aire

Perilla de control

Ajustador

Tornillo de

nivel

perilla

Tapa de

barril

muestra

yunque

bul

bo

Nivel de aire

perilla

Tornillo de

nivel

Tapa de

barril

escala

Martillo de

diamante

yunque

de rebote del martillo de acero para herramientas templado de dureza final. Estos rebotes estarán en el intervalo desde 95 hasta 105. La escala se lleva a más de 100 para cubrir los súper-duros metales. Vea la Figura 25-44. El escleroscopio es capaz de producir lecturas precisas de dureza en el más suave o los metales más duros sin cambiar la escala o martillo de diamante. Al probar los objetos dentro de la capacidad del soporte de sujeción del escleroscopio escala vertical, la muestra debe ser montada en el yunque. Vea la figura 25-43. La unidad debe estar nivelada. Hágalo girando los tornillos niveladores mientras observa el nivel de burbuja incorporado. El instrumento se opera neumáticamente por medio de una pera de goma de caucho. Figura 25-44. Escalas en la línea escleroscopio. Tenga en cuenta

que la línea incluye escalas para el equivalente Brinell y Rockwell

C los valores de dureza.

Para realizar una prueba, girar el mando para llevar la tapa del cilindro firmemente en contacto con la muestra de ensayo. Es esencial que se mantenga una presión firme en la muestra durante el ensayo. Apriete y suelte la pera de goma para extraer el martillo a la posición superior. Mientras mantiene la torsión en el pomo, de nuevo apriete y suelte la pera de goma para liberar el martillo. Observe la lectura de la escala. La altura a la que los rebotes martillo en el primer rebote indica la dureza del especimen. La dureza correcta de la pieza, sin embargo, es el promedio de varias pruebas. No haga más de una prueba en un lugar determinado o lecturas falsas resultará. El escleroscopio grabación de línea funciona sobre el principio de rebote mismo, pero es una lectura directa. Mientras que el método puede parecer poco ortodoxo, los resultados son muy similares a los obtenidos con los probadores Brinell y Rockwell.

25.9 SEGURIDAD DE TRATAMIENTO TÉRMICO

• Nunca intente realizar el tratamiento térmico de metales, mientras que sus sentidos se vean afectados por la medicación o sustancias • Asegúrese de que el horno se encuentra en buen estado de funcionamiento antes de intentar usarlo. Evite encender un horno hasta que haya sido instruido en su operación segura. Nunca se pare en frente de un horno de gas mientras se encienda. • Nunca mire a los hornos a menos que usted está usando anteojos o lentes polarizados bajo su careta. • Calor de tratamiento consiste en elevar de metal a temperaturas muy altas. Maneje el metal caliente con las herramientas adecuadas, y siempre usar un respirador aprobado escudo de seguridad completo la cara y la ropa de protección adecuada. Use guantes resistentes al calor y un delantal de cuero (nunca un delantal de tela, especialmente uno que es graso o empapado de aceite.) • Trabajar sólo en áreas bien ventiladas. • No se pare sobre el baño de enfriamiento al sumergir el trabajo en caliente. • El cianuro de potasio nunca se debe utilizar en una tienda de la escuela o en el laboratorio como un medio de endurecimiento. Si usted trabaja en una situación que permite el uso de cianuro de potasio, nunca respirar los humos tóxicos. Lávese bien después de completar las operaciones de tratamiento de calor.