Análisis De Un Caramelo Deformado En Frío

Introducción

Durante esta práctica analizamos un caramelo deformado en frío, la parte en donde había deformación plástica. Primero que nada se trata de un acero 1018 este acero de bajo - medio carbono tiene buena soldabilidad y ligeramente mejor maquinabilidad que los aceros con grados menores de carbono. Se presenta en condición de calibrado (acabado en frío). Debido a su alta tenacidad y baja resistencia mecánica es adecuado para componentes de maquinaria. Se utiliza en operaciones de deformación plástica como remachado y extrusión. Se utiliza también en componentes de maquinaria debido a su facilidad para conformarlo y soldarlo. Piezas típicas son los pines, cuñas, remaches, rodillos, piñones, pasadores, tornillos y aplicaciones de lámina.

Algunas de sus propiedades mecánicas son:

• Dureza 126 HB (71 HRb)

• Esfuerzo de fluencia 370 MPa (53700 PSI)

• Esfuerzo máximo 440 MPa (63800 PSI)

• Elongación máxima 15% (en 50 mm)

• Reducción de área 40%

• Modulo de elasticidad 205 GPa (29700 KSI)

• Maquinabilidad 76% (AISI 1212 = 100%)

Es importante mencionar que por la ductilidad del mismo acero, es ideal para procesos de transformación en frío: recelar, estampar y doblar; es por esto que nuestra pieza (el caramelo) está deformado. Aunque hablando de esta deformación es importante también mencionar que la microestructura en la parte deformada es diferente que en la parte no deformada, se puede observar que los granos no son uniformes sino que tienen diferentes formas y tamaños además de que no están distribuidos de manera uniforme.

Otra parte importante que queremos mencionar es el tratamiento térmico: temple en agua. El tratamiento de temple consiste en enfriar de manera controlada a la mayoría de las variantes de aceros aleados previamente calentados a temperaturas de entre 750 ºC y 1.300 ºC. Dependiendo del material base, la temperatura y tiempo de calentamiento, y severidad del enfriamiento se puede conseguir una amplia gama de durezas. Posterior al temple se realiza un tratamiento de revenido de tipo 1 a temperaturas de entre 200 ºC y 300 ºC con la finalidad de optimizar la tenacidad y reducir la fragilidad de las piezas.

El tratamiento de temple se divide en dos pasos:

1. Calentamiento controlado en temperatura (entre 750 ºC y 1.300 ºC dependiendo del material base), rampa de calentamiento y tiempo de mantenimiento a temperatura máxima. Ajustando estos tres puntos de control podemos conseguir las condiciones idóneas previo al temple disolviendo los elementos antes de manera correcta y obteniendo una estructura austenítica deseada. De esta manera aseguramos unos resultados finales óptimos, uniformes y repetibles.

2. Enfriamiento controlado de la zona a templar. Es muy importante controlar el medio de temple (agua, agua + polímero, aceite…), caudal, presión y la tipología de sistema de ducha utilizado. Con un correcto ajuste del temple se consigue la transición estructural de austenita a martensita, mejorando notablemente la dureza de la zona templada.

Desarrollo

El análisis de nuestra pieza se llevó a cabo durante cada sesión de laboratorio. Cada semana realizamos una prueba diferente, por medio de las cuales se fue aprendiendo más sobre la pieza y afinando las hipótesis propuestas.

Análisis de Pieza

En esta fase la pieza se analizó de manera superficial. Utilizando una segueta hicimos cortes verticales y horizontales, tanto en la parte deformada como en la no deformada.

Con lo visto hasta ese momento, pudimos desarrollar la siguiente hipótesis

Posteriormente utilizamos lijas para pulir un lado de cada una de las piezas. Esto fue para borrar las marcas de la segueta y generar una superficie lo suficientemente uniforme para analizarla bajo el microscopio. Usando el microscopio se puede analizar la microesctructura de la pieza y así corroborar nuestra hipótesis .

Usando lijas de grano 100, 200, 400, 600 y 1200 en este orden, fueron desbastadas todas las marcas hasta quedar con una superficie uniforme. Posteriormente cada pieza se pulió usando una solución de alúmina como abrasivo. Teniendo ya una superficie adecuadamente pulida, se realizó un ataque químico para limpiar las superficies. Con los planos suficientemente limpios se realizó el análisis de las microestructuras de cada sección.

Pudimos ver claramente como efectivamente, el material es un acero de bajo carbono gracias a su poca densidad de manchas negras en su estructura cristalina al ser analizada en el microscopio. Adicionalmente vimos como la deformación en frío deforma las partes de carbono del material, puesto que la baja temperatura no lo permite reacomodarse. También observamos la importancia de utilizar lijas limpias en el desbastado, ya que gracias a eso una pieza no pudo ser desbastada correctamente.

Pruebas de Dureza Rockwell:

La Dureza Rockwell es un método para determinar la dureza de un material midiendo el grado de penetración que una punta tiene sobre un metal, usando una fuerza constante. Hay diferentes categorías de medición, desde la A a la K, con diferentes tipos de evaluación para cada categoría.

Basados en los análisis anteriores, desarrollamos la siguiente hipótesis:

Escogimos dos partes de la pieza una en la parte recta y otra en la parte deformada. Para determinar su dureza tomamos 3 medidas a diferentes radios del centro. Para esta pieza utilizamos la medida de Dureza Rockwell HR-B, que utiliza un penetrador de balín de acero, ya que el material no es tan duro como para ameritar una punta de diamante.

Como resultados de nuestras mediciones obtuvimos para la pieza no deformada:

• 98

• 98

• 90

Para la

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