Ensayo De Particulas Magneticas

PRÁCTICA N° 14

ENSAYO POR PARTÍCULAS PARTICULAS MAGNETICAS

1. Objetivos del Ensayo

• Determinar las calidades de los materiales ferromagnéticos

• Obtener una imagen visual de las indicaciones en la superficie del material.

• Determinar e identificar los tipos de discontinuidades presentes, sin producir deterioro del material inspeccionado.

2. Fundamentos Físicos del Ensayo

Es un método de ensayo no destructivo, que se usa para localizar discontinuidades en la superficie y cerca de la superficie, en materiales ferromagnéticos. Consiste básicamente en la magnetización de la pieza bajo ensayo, aplicación de un medio de inspección que es magnético y la interpretación de las indicaciones del medio magnético.

El ensayo por partículas magnéticas permite detectar discontinuidades e impurezas superficiales en materiales ferromagnéticos, también es posible, con ciertas limitaciones, la detección de discontinuidades sub-superficiales. El fenómeno físico en el que se fundamenta este ensayo es el siguiente: supongamos que una pieza de acero al carbono tal como se muestra en la figura es sometido bajo la acción de un campo magnético, cuyas líneas magnéticas de fuerzas están orientadas según la flecha.

Si existe una discontinuidad en la superficie de la pieza, cuyo plano sea perpendicular a las líneas de fuerza; entonces se produciría una distorsión de las líneas de fuerza creándose un campo de escape, donde dichas líneas salen de la pieza y van por el aire de un polo hasta el otro polo. La distorsión del campo hace que se eleve la energía del sistema que resulta más inestable que si no existiese la discontinuidad.

Si ahora se agrega sobre la superficie de la pieza, partículas finas de un material ferromagnético, tenderán a acumularse en los campos de escape para facilitar el paso de las líneas de fuerza y contribuir así a que disminuya la energía del sistema, que pasa a un estado más estable.

Si el plano de la discontinuidad es paralelo a las líneas de fuerza, no hay distorsión del campo y no se formarán indicaciones. La consecuencia directa de estos fenómenos es que las partículas actúan como detectores del campo de fuga, cuya imagen aparece en la superficie de la pieza, y que se corresponde exactamente con la trayectoria superficial de la discontinuidad. Cuando se detecta una discontinuidad subsuperficial normalmente se forman indicaciones anchas y difusas. El tamaño y la intensidad de la indicación dependen de: la proximidad dela discontinuidad con la superficie, el tamaño y orientación de la discontinuidad, la intensidad y distribución del flujo magnético.

Corriente de Magnetización

Existen dos tipos básicos de corriente eléctrica de uso común, y ambas son aptas para fines de magnetización para la prueba de partículas magnéticas. Estas son corriente directa (D.C.) y corriente alterna (A.C.). La fuerza, dirección y distribución del campo son afectadas ampliamente por el tipo de corriente empleada para la magnetización. Entendiendo las características de estos tipos de corriente y las diversas modificaciones en su uso, resulta de gran importancia para la apropiada aplicación de la prueba por partículas magnéticas.

Corriente directa Vs Corriente Alterna

La corriente directa es considerada una corriente fluyendo constantemente en una sola dirección. La corriente alterna C.A. es considerada una corriente comercial, la cual es una corriente que invierte su dirección completamente a la velocidad de 50 o 60 ciclos por segundo. El campo magnético producido por la corriente directa o alterna, difiere en muchas características. La diferencia de primordial importancia en la prueba por partículas magnéticas es que los campos producidos por la corriente directa generalmente penetran la sección transversal de la pieza, mientras que los campos producidos por la corriente alternase limitan a la superficie y cerca de la superficie

Uso de la corriente alterna en partículas magnéticas

Existen tres ventajas principales para utilizar la corriente alterna como fuente de magnetización. La primera es debido a que la corriente inversa provoca un efecto inductivo que concentra el flujo de magnetización en la superficie del objeto (llamado efecto piel) y éste proporciona una mejor detección de las discontinuidades superficiales. Los campos magnéticos producidos por corriente alterna son mucho más fáciles de remover durante la desmagnetización. Una tercera ventaja es que el efecto pulsante del flujo provocado por la corriente inversa agita las partículas aplicadas a la superficie del objeto de prueba. Esta agitación incrementa la movilidad de las partículas, permitiendo una mayor recolección de partículas en los puntos de fuga de flujo e incrementando el tamaño y visibilidad en la indicación de discontinuidades. La concentración del flujo en la superficie del objeto de prueba también puede ser una desventaja porque la mayoría de las discontinuidades subsuperficiales no son detectadas. Otra desventaja es que algunas especificaciones no permiten el uso de corriente alterna en componentes con espesor de recubrimiento que exceda los 0.08mm (0.003pulg.).

Partículas magnéticas

Como partículas magnéticas se utilizan limaduras u óxidos de hierro, de tamaño comprendido entre 0,1 y 0,4mm, con colores que ayuden a mejorar el contraste como son el negro, rojo y verde. También se utilizan partículas fluorescentes, que suelen proporcionar una posibilidad de localización de hasta 100 veces más que las visibles, si se aplican por vía húmeda. Normalmente se emplean partículas de varios tamaños mezcladas en una proporción idónea teniendo en cuenta que las más pequeñas y alargadas aumentan la sensibilidad y las más gruesas y redondas ayudan a detectar grandes discontinuidades y arrastran a las más pequeñas evitando que se formen falsas indicaciones.

Clasificación de las partículas magnéticas

Las partículas magnéticas pueden ser clasificadas en:

1. Métodos, por la forma de ser transportadas

• Partículas secas (aire)

• Partículas vía húmeda (agua o petróleo ligero)

2. Tipos, por el contraste con la superficie

• Partículas visibles, no-fluorescentes, contrastantes o coloreadas

• Partículas fluorescentes

Es importante utilizar el método y tipo adecuado de partículas magnéticas para asegurar que las indicaciones de discontinuidades prevalezcan en cualquier caso dado.

Método de aplicación de las partículas magnéticas

Vía seca: las partículas son aplicadas directamente sobre la superficie magnetizada de la pieza con la ayuda de aplicadores manuales de polvo (por ejemplo, pinceles) o bombas de pulverización. Esta técnica permite la recuperación de las partículas libres de contaminación una vez inspeccionada la pieza. Comparado con el método por vía húmeda, es un método mucho más cómodo y limpio, es más fácil de utilizar en piezas grandes y con equipos portátiles a pie de obra y permite localizar con facilidad discontinuidades subsuperficiales.

Vía húmeda: las partículas se encuentran en suspensión en un medio líquido, que puede ser agua, queroseno o derivados del petróleo. Las partículas tienen una granulometría mucho más fina que permite detectar discontinuidades mucho más pequeñas. En este método las partículas, al encontrarse en dispersión, tienen una mayor movilidad que por vía seca, cubriendo con facilidad piezas grandes o irregulares. Es el método más rápido para el control de grandes series de piezas pequeñas.

Campo continuo: las partículas magnéticas se aplican mientras fluye la corriente de magnetización.

Campo residual: las partículas son aplicadas después de que la pieza haya sido magnetizada. Se puede usar donde se especifique, en piezas que tengan una alta retentividad magnética.

Métodos de Magnetización

La primera de las etapas a cubrir en el ensayo de partículas magnéticas es la magnetización de la pieza, que tiene por objeto sumergir la pieza en el seno de un campo magnético de intensidad y dirección conocida; hay dos formas básicas de utilizarla corriente eléctrica para producir campos magnéticos:

Magnetización longitudinal

Magnetización Circular

Magnetización longitudinal: este método consiste en inducir un campo magnético en la pieza, tal que las líneas magnéticas de fuerza, que se extienden a través de la pieza estén aproximadamente paralelas al eje de la bobina magnetizante, o a las líneas que conecta los dos polos cuando se usa electroimanes, y tienden a seguir el contorno de la pieza. Este método es adecuado para la detección de defectos con ejes aproximadamente perpendiculares al eje de la bobina.

La magnetización longitudinal ofrece la facilidad de inspeccionar piezas con posibles discontinuidades orientadas transversalmente al eje principal, por ejemplo en barras, flechas, tubos, etc. La rapidez y forma práctica de colocar la bobina sobre la pieza, permite realizar con agilidad la inspección.

Existen dos formas de inducir un campo longitudinal en una pieza:

Uso de bobinas o solenoides

Uso de electroimanes o culatas

En conclusión, mencionaremos que con la magnetización longitudinal (bobina, cable enrollado y yugo) se pueden detectar discontinuidades perpendiculares a la dirección del flujo magnético (90°) y hasta 45°, esto significa

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