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UNIVERSIDAD CATOLICA DE SANTA MARIA FACULTAD DE CIENCIAS E INGENERIA FISICAS Y FORMALES ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL

CURSO: Ciencia e Ingeniería de Materiales

TEMA: “Partículas Magnéticas” PROFESOR: Rolardi Valencia Becerra GRUPO: 03 INTEGRANTES: Arenas Tejada, Fanny Nayleth Carpio Linares, José Ricardo Medina Cuadros, Adriana Sofia Fuentes Zegarra, Emily Franshesca

AREQUIPA_PERU 2020 0

ÍNDICE DE CONTENIDO. OBJETIVOS. ................................................................................................................................. 2

1. •

CAMPO MAGNÉTICO. ........................................................................................................... 2 MATERIALES Y EQUIPOS. ....................................................................................................... 3

3. •

Materiales. .................................................................................................................................. 3

•

Herramientas. ............................................................................................................................ 4

•

Equipo de protección personal. ................................................................................................. 4

•

Otros. .......................................................................................................................................... 4

4.

PROCEDIMIENTO. ..................................................................................................................... 5

5.

CONCLUSIONES. ........................................................................................................................ 6

6.

RECOMENDACIONES. ............................................................................................................... 6

7.

ANEXOS (Cuestionarios). ............................................................................................................. 6

9.

BIBLIOGRAFÍA. .......................................................................................................................... 8

10.

CUESTIONARIO FINAL. ........................................................................................................ 9

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1. OBJETIVOS. • Comprender los principios de magnetización. • Determinar discontinuidades en materiales magnéticos mediante este método. 2. MARCO TEÓRICO. •

CAMPO MAGNÉTICO. Las líneas dibujadas por las limaduras de hierro se llaman líneas de campo magnético. El espacio alrededor de un imán; en el que actúan las fuerzas magnéticas y que se concibe atravesado por las líneas del campo magnético, se llama campo magnético. Cuando dos cuerpos ejercen fuerza el uno sobre el otro sin tocarse, se dice que hay un campo de fuerzas entre estos cuerpos. Según la causa de la fuerza, se distingue entre campos eléctricos, magnéticos y gravitatorios. (Bastian, 2001)

•

PERMEABILIDAD MAGNÉTICA. Es la relación entre la inducción magnética y la intensidad de campo magnético; es respecto al magnetismo lo que la conductividad es respecto a la electricidad. Es una propiedad del material, y así, cuando se emplean fuentes electromotrices (EM) el voltaje inducido en un conductor bajo la superficie varía, no sólo en la relación del campo magnético, sino también con la permeabilidad magnética del conductor. (de la Vega Ortega, 2002)

•

MATERIALES FERROMAGNÉTICOS. Algunos sólidos metálicos como el hierro, el níquel, el cobalto y muchas de sus aleaciones son ferromagnéticos. Los materiales ferromagnéticos son atraídos fuertemente por el imán con una intensidad miles de veces mayor que los materiales paramagnéticos, y tienen la propiedad de que pueden ser magnetizados 2

apreciablemente mediante un proceso llamado magnetización técnica, que consiste en someter al material a la acción de un campo magnético de gran intensidad generado por un electroimán. (González Arias, 2001) •

ENSAYO DE PARTÍCULAS MAGNÉTICAS. Al igual que la técnica de líquidos penetrantes, esta prueba no destructiva de inspección se usa para encontrar fisuras en el material, si bien éstas, a diferencia de las otras pueden ser también no superficiales. Ésta técnica usa el principio de magnetización de un material ferromagnético al ser sometido a un campo magnético, por lo que no es adecuada en aquellos casos en los que el material a examinar no puede magnetizarse, por ejemplo: latón, cobre o aluminio. (Gómez de León, 1998). El método de prueba de partículas magnéticas se utiliza para detectar grietas, vueltas, costuras, inclusiones y otras discontinuidades en o cerca de la superficie de materiales ferromagnéticos. La prueba de partículas magnéticas se puede aplicar a materias primas, palanquillas, materiales terminados y semiacabados, soldaduras y piezas en servicio. La prueba de partículas magnéticas no es aplicable a metales y aleaciones no ferromagnéticos como el acero inoxidable austenítico. (ASTM E 1444-16, 2016)

3. MATERIALES Y EQUIPOS. •

Materiales. o Pieza de acero con cordón de soldadura.

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Herramientas. o Yugo electromagnético.

o Polvos rojos electromagnéticos.

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Equipo de protección personal. o Barbijo. o Guantes de látex. o Mandil protector. o Zapatos de seguridad. o Lentes de seguridad.

•

Otros. o o o o

Brocha. Thinner. Huaype blanco. Trapo industrial

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4. PROCEDIMIENTO. 1. Con ayuda del huaype y thinner limpiar bien la pieza antes de evaluar, se debe realizar el ensayo en un material libre de impurezas o restos de un ensayo previo. 2. Echar los polvos magnéticos en el cordón a examinar.

3. Encender el yugo en corriente alterna, adecuar sus brazos de tal manera que puedan tocar la pieza sin dificultad creando un buen campo alrededor del cordón. 4. Pasar el yugo sobre los polvos de manera constante.

5. Observar cómo se agrupan las partículas, tomar nota y determinar el tipo de falla.

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5. CONCLUSIONES. • A través de la práctica sabemos cómo aplicar la técnica de partículas magnéticas, para la detección de posibles discontinuidades en la inspección de materiales ferromagnéticos. • La técnica de las partículas magnéticas es una técnica no destructiva relativamente sencilla, basada en la propiedad de ciertos materiales de convertirse en un imán. 6. RECOMENDACIONES. • Como Futuros Ingenieros en la Industria debemos familiarizarnos no solo con este proceso, sino con todos los procesos de Ensayo Destructivos y No Destructivos • Se analizar adecuadamente y con el ensayo determinar si la pieza presenta algún tipo de defectos o discontinuidad • es importante que la superficie de prueba esté limpia, seca y libre de suciedad, grasa, incrustaciones, pintura u otros materiales • Eliminar el magnetismo residual que queda en la pieza.

7. ANEXOS (Cuestionarios). 1. En el campo industrial ¿En qué área se puede aplicar este ensayo? Las partículas magnéticas es una de las pruebas más utilizadas en la industria en diferentes ramos, es por ello que es de gran importancia conocer el principio bajo el cual opera para así poder interpretar y evaluar los resultados de una manera correcta. Esta técnica de partículas magnéticas se puede utilizar en el análisis de aceite para determinar si existe desgaste anormal de piezas o componentes. 2. ¿Qué es la magnetización circular? Líneas de fuerza continuas producidas por el paso de corriente eléctrica a través de la pieza o de un conductor central. La magnetización circular se consigue haciendo pasar a través de las piezas macizas una corriente de gran intensidad, o si son huecas haciendo pasar por su interior un conductor por el que circula la corriente. En ambos casos se originan en las piezas campos magnéticos con trayectorias circulares que rodean a la corriente. Es apropiado cuando la orientación de las discontinuidades es paralela a la dirección de la corriente.

3. ¿Qué es la magnetización por puntales? Se utiliza una máquina de partículas magnéticas, donde se puede controlar la corriente que se transmite. Las normas ASTM nos da normas para una cantidad de amperaje según 6

el espesor de la probeta. Se utiliza cuando se desea magnetizar determinadas áreas de una pieza grande Para espesores menores de ¾ de pulgada hay que utilizar entre 90 amperios a 110 por cada pulgada de separación entre las puntas. Para espesores mayores a ¾ de pulgada hay que utilizar de 100 a 125 amperios por cada pulgada de separación Al realizar el ensayo, las partículas magnetizadas por la fuga de flujo magnético se quedan sobre la pieza y se puede observar las discontinuidades superficiales o sub-superficiales 4. ¿Por qué es importante desmagnetizar el metal después del ensayo? Después de realizada una inspección por partículas magnéticas, es usualmente necesario desmagnetizar el componente, ya que los campos magnéticos remanentes pueden afectar el funcionamiento de las piezas una vez instaladas, debido a la adherencia de material metálico extraño. Una pieza magnetizada puede interferir en equipos electrónicos como instrumentos de navegación de un avión. También en el proceso de soldadura se crea una condición conocida como “arco volátil”, causando que el arco de la soldadura deslumbre ó que al metal de relleno llegue a ser repelido en la soldadura. Partículas abrasivas pueden adherirse a piezas móviles o superficies de empalme y aumentar el desgaste. De ahí la importancia de realizar el proceso de desmagnetización para garantizar un buen funcionamiento de la pieza.

5. ¿Cuáles son las ventajas y las limitaciones de éste método? VENTAJAS

✓ Generalmente es un método más rápido y económico. ✓ Requiere de un menor grado de limpieza, con respecto a la inspección por líquidos penetrantes. ✓ Puede revelar discontinuidades que no afloran a la superficie ✓ Se pueden aplicar tanto a muestras de gran tamaño como de pequeño tamaño. ✓ El equipo no requiere de un mantenimiento extensivo.

DESVENTAJAS

✓ Son aplicables sólo en materiales ferromagnéticos. ✓ No detectará discontinuidades que se encuentren en profundidades mayores de 1/4". ✓ La rugosidad superficial puede distorsionar las líneas de flujo. ✓ No tienen gran capacidad de penetración. ✓ Generalmente requieren del empleo de energía eléctrica. ✓ Se requieren dos o más inspecciones secuenciales con diferentes magnetizaciones.

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✓ Generalmente después de la inspección se requiere de una desmagnetización

6. ¿Qué materiales ferromagnéticos existen? Los materiales ferromagnéticos son fuertemente atraídos por un campo magnético, son los materiales magnéticos más comunes compuestos de hierro y sus aleaciones con cobalto, tungsteno, níquel, aluminio y gadolinio. 8. GLOSARIO. • Ferromagnéticos es un fenómeno físico en el que se produce ordenamiento magnético de todos los momentos magnéticos de una muestra, en la misma dirección y sentido. • Magnetizaciones es la densidad de momentos bipolares magnéticos que son magnetizados por el metal • Gadolinio Elemento químico de número atómico 64, masa atómica 157,25 y símbolo Gd; es un metal sólido de las tierras raras, de color blanco plateado, que se encuentra en algunos minerales junto con otros elementos de los lantánidos • Fundición Se denomina fundición o esmelter al proceso de fabricación de piezas, comúnmente metálicas, pero también de plástico, consistente en fundir un material e introducirlo en una cavidad, llamada molde, donde se solidifica • Molienda proceso mediante el cual se reduce el tamaño del material mineralizado a menos de 0,2 milímetros, de manera que sea adecuado para la flotación. • Grietas Abertura alargada y con muy poca separación entre sus bordes que se hace en la tierra o en un cuerpo sólido, generalmente de manera natural. • Descarburación a la eliminación del contenido de carbono del acero líquido durante el proceso de afino, por oxidación del baño líquido.4 • Contracción es un fenómeno físico debido al cual la materia, ya sea en estado sólido, líquido o gaseoso, pierde un porcentaje de sus dimensiones métricas a medida que se le retira temperatura. 9. BIBLIOGRAFÍA. • ASTM E 1444-16. (2016). Standard Practice for Magnetic Particle Testing. • Bastian, P. (2001). Electrotecnia. Madrid: Ediciones Akal. • de la Vega Ortega, M. (2002). Problemas de Ingeniería de puesta a Tierra. México: Limusa Noriega Editores. • Gómez de León, F. (1998). Tecnología de Mantenimiento Industrial. Murcia. • González Arias, A. (2001). ¿Qué es el magnetismo? Salamanca: Ediciones Universidad de Salamanca .

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10. CUESTIONARIO FINAL. 1. ¿Qué propiedades de los materiales se miden en un ensayo de partículas magneticas? Las partículas magnéticas son fabricadas de materiales ferromagnéticos, con propiedades físicas y magnéticas que afectan su funcionalidad como medio para formar indicaciones. Propiedades físicas: Las propiedades físicas principales de las partículas magnéticas son el tamaño, forma, densidad y color. Tamaño de las partículas magnéticas, Estas partículas son mucho más pequeñas que las limaduras de hierro, por lo que, cuando están secas parecen polvo. Sus dimensiones varían dentro de un rango, para permitir que las fugas de flujo con diferentes fuerzas puedan atraer las partículas de diferentes masas. Color de las partículas magnéticas Las partículas son coloreadas para proporcionar un color contrastante con la superficie de la pieza inspeccionada, para resaltar la visibilidad de indicaciones pequeñas. La presentación de las partículas es en diferentes colores, con el objeto de proporcionar un contraste adecuado. Propiedades magnéticas: Las partículas magnéticas deben ser muy sensibles al magnetismo, por lo que deben tener características magnéticas similares a los materiales ferromagnéticos. Las características de las partículas magnéticas son, esencialmente, una alta permeabilidad y una baja retentividad. Alta permeabilidad La alta permeabilidad de las partículas permite que puedan ser rápidamente magnetizadas, para que sean fácilmente atraídas y retenidas por campos de fuga débiles. Baja retentividad Se requieren partículas de baja retentividad, esto significa que no retendrán prácticamente ningún magnetismo residual, para que no se queden sobre la pieza cuando no son retenidas por un campo de fuga, lo que permite que sean fácilmente removidas de la superficie de la pieza inspeccionada. 2. Señale la alternativa son ensayados ´por partículas magnéticas a. Acero, aluminio, níquel, cobre b. Fierro, acero, níquel, cobalto c. Fierro, níquel, cobre, plomo d. Aluminio, zinc, cobre, estaño 9

3. El ensayo por partículas magnéticas detectan discontinuidades de hasta 6.35 mm. de profundidad aproximadamente. 3.Los ensayos por partículas magnéticas puede ser clasificado en cuanto a la forma de aplicación de partículas magnéticas y en cuanto a la forma de inspección i. Vía húmeda, vía acuosa, vía fluorescente normal ii. Vía negra, vía roja, vía fluorescente iii. Vía húmeda, vía seca, visible y fluorescente iv. Visible, floreciente, vía húmeda y vía seca 4. Enumere de 1 a 5 las etapas de ejecución del ensayo por partículas magnéticas i. Inspección de la pieza y limpieza............................(4) ii. Aplicación de partículas magnéticas......................(3) iii. Magnetización de la pieza.......................................(2) iv. Preparación y limpieza de superficie.....................(1) v. Des magnetización de la pieza................................(5)

5. Complete el cuadro sobre técnicas de magnetización METODO

TECNICAS DE MAGNETIZACION

Magnetización longitudinal

Inducción de campo

TECNICAS DE MAGNETIZACION Bobina electromagnetica yoke

Magnetización Circular

Inducción de campo

Conductor central

Magnetización circular

Paso de corriente

Electrodos (Puntas)

Magnetización circular

Paso de corriente

Contacto directo (Placas)

Magnetización unidireccional

Inducción

Combinacion de tecnicas de campo longitudinal y circular

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6. La detección de defectos profundos en piezas soldadas pesadas (1/4 a 2 pulgadas por debajo de la superficie) es 7. La detección de defectos profundas en piezas soldadas pesadas (1/4 a 2 pulgadas por debajo de la superficie) es: a. Muy similar a la detección de grietas superficial. b. No es difícil si el defecto es imputable a la porosidad final c. Simple, si el ancho del defecto se puede aproximar d. Muy improbable 8. En las pruebas de fisuras superficiales finas y poco profundas el método de inspección de partículas magnéticas preferido es: a) Seco AC b) Seco DC c) Mojado AC d) Mojado DC

9. Cualquier interrupción en la estructura física normal o la configuración de una parte que se llama a) una discontinuidad b) un defecto c) una indicación d) una deformación 10. ¿Cuál de las siguientes discontinuidades producen como consecuencia del proceso de laminación a) sopladuras y cavidades b) laminaciones c) las fisuras d) la porosidad 11. ¿Cuál de las siguientes discontinuidades producen como consecuencia del proceso de la forja? a) pipe b) la porosidad 11

c) laps d) laminaciones 12. ¿Cuál de las siguientes discontinuidades a) desgarre termico b) la porosidad c) la escoria d) cold shuts 13. ¿Cuál de las siguientes es una detección comúnmente asociados con el proceso de soldadura? a.) escamas b) la falta de penetración c) las costuras d) laminaciones 14. Discontinuidades en placas, hojas o tiras causada por tuberías, inclusiones o coqueras en el lingote original, que después de esta operación son generalmente planas y paralelas a la superficie exterior se denominan: a) Las costuras b) Laminaciones c) Las grietas d) Laps

15. El mecanismo de falla más común asociado con filetes fuerte, ranuras, rebajes y las costuras es la siguiente: a.) La fatiga grietas b) La cristalización c) La contracción d) Descarburación

16. En una fundición en arena, la mitad superior del molde que se llama: a) El bebedero b) La resistencia c) El frente d) El sistema de gating 17. Grietas de molienda en general, se producen: a) Durante la vida de servicio de la parte 12

b) Como resultado de un tratamiento térmico inadecuado c) Bajo la superficie d) En ángulo recto con la dirección de la molienda 18. ¿Cuál de las siguientes discontinuidades más ocurren probablemente como resultado del vertido interrumpido el proceso de fundición a) Rutura térmica b) Las inclusiones c) Fría cierra d) La contracción 19. ¿Cuál de los siguientes NO está clasificado como un método de ensayo no destructivo? a) La radiografía b) Ensayo de tracción c) Emisión 20. Conclusiones y recomendaciones sobre Ensayo de partículas magnéticas

Conclusiones: La inspección por Partículas Magnéticas es una de las pruebas no destructivas más utilizadas en varias ramas industriales y es de suma importancia el conocer el principio Físico por el cual operan para así interpretar de una forma correcta los resultados obtenidos.Generalmente es un método más rápido y económico, requiere de un menor grado de limpieza, con respecto a la inspección por líquidos penetrantes y puede revelar discontinuidades que no afloran a la superficie.

Recomendaciones:

Se recomienda que las partículas coloreadas, sean de color contraste al color de la pieza a inspeccionar. Es importante que la superficie de prueba esté limpia, seca y libre de suciedad, grasa, incrustaciones, pintura u otros materiales Eliminar el magnetismo residual que queda en la pieza.

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21.. Ejecute un mapa conceptual o mental de Ensayo no destructivo partículas magnéticas.

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