• Author / Uploaded
• Gabriel Castañeda

Citation preview

“AÑO DEL DIÁLOGO Y LA RECONCILIACIÓN NACIONAL”

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA

“Reconocimiento de materiales siderúrgicos ” DATOS INFORMATIVOS:

       

Facultad Curso Área Carácter del curso Ciclo de estudios Código del curso Semestre Académico Docente responsable

: Ingeniería : Cálculo de Elementos de Máquinas I : Ciencia de la Ingeniería : Obligatorio : VII : 160038 : 2018-I : Ing. Nelver J. Escalante Espinoza

DATOS DEL ALUMNO:

 Apellidos y Nombres  Código

: Castañeda Chávez, Gabriel Omár : 0201516017

Nvo. Chimbote, 23 de Mayo del 2018 1

CONTENIDO I.

INTRODUCCION…...……………….…….….........................................................................................3 1.1. Objetivos……...……………………………….………….….........…........................................................3 1.2. Marco Teórico…………………..................................................................................................3

II.

MATERIALES…………………………………………………………………………………………………………………….……7

III.

PROCEDIMIENTO…………….……………………………………………………………………………………………………7

IV.

CALCULOS……………………….…………………………………………………………………………………………………..8

V.

RESULTADOS…….…………….………………………………………………………………………………………………….13

VI.

CONCLUSIONES…..………….………………………………………………………………………………………………….13

VII.

RECOMENDACIONES………….……………………………………………………………………………………………….13

VIII.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS…………………………………………………………………………………….…….14

IX.

ANEXOS……..……………………………………………………………………………………………………………………….14

2

RECONOCIMIENTO DE MATERIALES SIDERURGICOS I.

INTRODUCCION 1.1. Objetivos 1.1.1. OBJETIVO GENERAL:

• Familiarización con los materiales siderúrgicos. 1.1.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS:

• Conocer las propiedades físicas químicas de los materiales siderúrgicos. • Identificar los materiales siderúrgicos • Uso de los materiales siderúrgicos. 1.2. Marco Teórico Siderurgia: Entendemos como siderurgia el proceso de extracción y posterior tratamiento del hierro, obteniendo de esta manera diferentes formas del mismo y de sus aleaciones derivadas, la más destacada: el acero. Proceso productivo: El acero, aleación de hierro y carbono, y la de mayor importancia en el mercado, se obtiene tras un proceso dividido en dos etapas diferenciadas: 1. El hierro es reducido o fundido con coque y piedra caliza. 2. Se reduce el alto contenido de carbono que el coque introdujo al fundir el mineral y se eliminan las impurezas (azufre, fósforo, etc) asimismo, algunos elementos como el manganeso, el níquel, el cromo o el vanadio son añadidos a fin de producir el tipo de acero demandado. Posteriormente, este acero bruto fundido es tratado y convertido en lingotes o láminas. El sector del hierro y el acero abarca un amplio espectro de actividades, comenzando por el refino del mineral de hierro y su transformación en hierro o acero, para continuar con el proceso de dar forma a estos metales (rodillos, láminas, perfiles, tubos, tuberías, cables, alambre, etc.) y, eventualmente, el recubrimiento con elementos protectores. Además de tener una gran variedad de aplicaciones, los productos de hierro y de acero son la piedra angular de otros sectores, en particular los de la construcción y de la fundición (la siderurgia va ligada a este último). Se ha llegado a decir que la siderurgia es la base de la industrialización y, de hecho, en países en vías de desarrollo su demanda experimenta un crecimiento mucho mayor que en los países desarrollados, aunque a menudo ese aumento de la demanda no se ve compensado con un aumento de la producción, constituyendo así un mercado atractivo para otros países productores. Así, los productos de hierro y acero se dividen en tres grupos principales: productos largos (barras), productos laminados (láminas) y aceros inoxidables y especiales. Estas tres categorías exigen procesos productivos y tecnologías totalmente diferentes. 3

Productos siderúrgicos: Los productos siderúrgicos son hierro, arrabio, acero y fundición. Contienen carbono en distinta proporción. Además, pueden tener otros elementos para mejorar sus propiedades, o, en calidad de impurezas. El hierro puede tener hasta un 0,06 % de C. El arrabio tiene entre 3 y 4 % de C. El acero tiene entre 0,06 y 1,7 % de C .1,7 es el límite físico, pero algunas normas consideran acero hasta 2% y, en ocasiones 2,3%. La fundición tiene entre 2 y 6,6 % de C (pero normalmente entre 2 y 4,5 %). Las materias primas son minerales y chatarra. También se consume coque y los fundentes, o formadores de escoria, que son piedra caliza y dolomita (CO3Ca y CO3Mg). Norma Dada la gran variedad de aceros existentes, y de fabricantes, ha originado el surgir de una gran cantidad de normativa y reglamentación que varía de un país a otro. En España, la clasificación de los aceros está regulado por la norma UNE-EN 10020:2001, que sustituye a la anterior norma UNE-36010, mientras que específicamente para los aceros estructurales éstos se designan conforme a las normas europeas EN 10025-2: 2004 y EN 10025-4: 2004. No obstante, existen otras normas reguladoras del acero, con gran aplicación internacional, como las americanas AISI (American Iron and Steel Institute) y ASTM (American Society for Testing and Materials), las normas alemanas DIN, o la ISO 3506. En el presente informa se usará la norma ASTM. La clasificación del acero según la ASTM: Acero templado al horno, lámina de acero en la cual se nota un incremento significativo de su resistencia a la fluencia cuando se aplica un tratamiento térmico moderado, como el que se usa para el curado de pintura, seguido de una deformación o trabajo en frío. Acero de alta resistencia y baja aleación, un grupo específico de lámina de acero cuya resistencia se alcanza por medio del uso de elementos de micro-aleación, como el columbio (niobio), vanadio, titanio y molibdeno, lo que resulta en una mejor maleabilidad y soldabilidad de lo que se obtiene de los aceros convencionales de carbono-manganeso. Los fabricantes utilizan uno o una combinación de elementos de micro aleación para lograr las propiedades deseadas. El producto está disponible en dos designaciones, HSLAS y HSLASF. Ambos productos están reforzados con micro-aleaciones, pero HSLAS-F además está tratado para lograr control de las inclusiones de sulfuro.

4

El acero está clasificado de la siguiente forma:  Acero comercial (CS). Tipos: - A, B y C - Dureza total (dura, full hard) (JIS G3141, calidad SPCC, grado de temple “1”) - Recocida (suave, temple grado estándar) (JIS G3141, calidad SPCC, grado de temple “S”)  Acero para embutido (FS, tipos: A y B)  Acero para embutido profundo (DDS tipos A y C)  Acero para embutido extra profundo (EDDS)  Acero estructural (SS)  Acero de alta resistencia y baja aleación (HSLAS)  Acero de alta resistencia, baja aleación y maleabilidad mejorada (HSLAS-F)  Acero templado por medio de solución (SHS)  Acero templado al horno (BHS) El acero estructural, el acero de alta resistencia y de baja aleación, el acero templado por medio de solución y acero templado al horno están disponibles en varios grados en base a las propiedades mecánicas. 

El acero estructural de grado 340 [50] está disponible en cuatro clases en base en su resistencia a la tracción.



El acero estructural grado 550 [80] está disponible en tres clases, en base a la química.

El material está disponible, ya sea en revestimiento de zinc o en revestimiento de aleación zinc-hierro, en distintas masas [pesos] de revestimiento o designaciones de revestimiento. La norma ASTM (American Society for Testing and Materials) no especifica la composición directamente, sino que más bien determina la aplicación o su ámbito de empleo. Por tanto, no existe una relación directa y biunívoca con las normas de composición. El esquema general que esta norma emplea para la numeración de los aceros es: YXX donde, Y es la primera letra de la norma que indica el grupo de aplicación según la siguiente lista: A: si se trata de especificaciones para aceros; B: especificaciones para no ferrosos; C: especificaciones para hormigón, estructuras civiles; D: especificaciones para químicos, así como para aceites, pinturas, etc. E: si se trata de métodos de ensayos; Otros... Ejemplos: A36: especificación para aceros estructurales al carbono; 5

A285: especificación para aceros al carbono de baja e intermedia resistencia para uso en planchas de recipientes a presión; A325: especificación para pernos estructurales de acero con tratamiento térmico y una resistencia a la tracción mínima de 120/105 ksi; A514: especificación para planchas aleadas de acero templadas y revenidas con alta resistencia a la tracción, adecuadas para soldar; A continuación, se adjunta una tabla con las características de los aceros que son más comunes, según esta norma:

Composición Química Para efectos de garantizar ciertas características de calidad (como la soldabilidad, la tenacidad, y otras), la norma ASTM establece valores máximos permisibles para ciertos elementos:



Carbono



Silicio

 Molibdeno



Manganeso



Cobre

 Aluminio



Fósforo



Níquel

 Titanio



Azufre



Cromo

 Vanadio

6

Así por ejemplo la Norma ASTM A615 Grado 60 establece como límite máximo de fósforo de 0,060 %. La norma ASTM A 36 establece valores mínimos siguientes: C = 0,26% máximo Si = 0,40% máximo P = 0,040%máximo S = 0,050 % máximo

II.

MATERIALES 

1 Plancha estructural con perforaciones



1 Platina



1 Plancha Estructural



1 tubo Rectangular y 1 tubo circular



1 Viga H

 1 Vernier calibrador y 1 wincha III.

PROCEDIMIENTO 

Al ingresar al taller de maestranza el Ingeniero explico y detallo el manual que se usaría en la práctica.



Dicho esto, se procedió a acomodar el área de trabajo para evitar toda incomodidad e ineficiencias en el desarrollo de la práctica.



Se reconoció inmediatamente las piezas siderúrgicas a medir.



Se tomaron las medidas requeridas de cada pieza con los instrumentos de medición (wincha y vernier) tomando apuntes y realizando un dibujo a mano alzada de cada pieza tomada.



Con los datos obtenidos se procedió a calcular los pesos de las piezas.

7

IV.

CALCULOS 

Platina ASTM A36

Figura (1) Platina ASTM A-36 a = 63.8 mm = 2.5 pulg e = 10 mm = 0.4 pulg l = 305 mm. El peso de teórico del material es W = L(m) x a(m) x e(mm) x k (

𝑘𝑔 𝑚3

)

W = 0.305 x 0.0638 x 10 x 7.85 W = 1.5275315 kg Usando las medidas del material se convirtió en pulgadas y así aproximarlo en el catálogo de COMASA (pág. 42) y encontrar el peso real. 6 m -----> 30.528 kg (peso aprox debido a que no está en tabla) 0.305----> x x = 1.55184 kg 

Plancha Estructural ASTM A-36 a = 155mm e = 12 mm L = 0.255m

8

Figura (2) Plancha Estructural ASTM A 36 El peso de teórico del material es W = L(m) x a(m) x e(mm) x k (

𝑘𝑔 𝑚3

)

W = 0.255 x 0.155 x 12 x 7.85 W = 3.723255 kg Usando las medidas del material se convirtió en pulgadas y asi aproximarlo en el catálogo (pág.18) de COMASA 6 m -----> 87.606 kg (peso aprox debido a que no está tabla) 0.255----> x x = 3.723255 kg 

Plancha Estructural con perforaciones ASTM A-36

Figura (3) Plancha estructural con perforaciones a = 40 mm e = 8.1 mm L = 0.164m D = 14.2 mm 9

El peso de teórico del material es W = L(m) x a(m) x e(mm) x k (

𝑘𝑔 𝑚3

)–8xπx

W = 0.164 x 0.04 x 8.1 x 7.85 – 8 x π x

𝐷 2 (𝑚2 ) x 4

0.01422 4

𝑘𝑔 ) 𝑚3

e(mm) x k (

x 8.1 x 7.85

W = 0.33655591257 kg Usando las medidas del material se convirtió en pulgadas y asi aproximarlo en el catálogo (pág.18) de COMASA 6 m -----> 15.072 kg (peso aprox debido a que no está tabla) 0.164----> x x = 0.411968kg 

Tubo Rectangular AISI 1010

Figura (4): Tubo Rectangular h = 50 mm = 2 pulg. a = 100mm e = 3mm L = 305 mm El peso de teórico del material es W=2A+2B W = 2 [ L(m) x a(m) x e(mm) x k (

𝑘𝑔 𝑚3

)] + 2 [ L(m) x (h-2e)(m) x e(mm) x k (

W = 2[0.305 x 0.1 x 3 x 7.87] + 2 [ 0.305 x (0.05-2x0.003) x 3 x 7.87 ] W = 2.0739024 kg

10

𝑘𝑔 𝑚3

)]

Usando las medidas del material se convirtió en pulgadas y asi aproximarlo en el catálogo (pág.93) de COMASA 6 m -----> 42.100 kg 0.305----> x x = 2.140083333 kg 

Tubo Circular acero sin costura Schedule 40

Figura (5): Tubo Circular D = 32.20 mm L = 300 mm d = 28.40 mm El peso de teórico del material es W=2xπx

𝐷 2 (𝑚2 ) 4

𝑘𝑔

x L (mm) x k (𝑚3) - 2 x π x

𝑑 2 (𝑚2 ) 4

𝑘𝑔

x L(mm) x k (𝑚3)

W = 0.85402795 kg Usando las medidas del material se convirtió en pulgadas y asi aproximarlo en el catálogo (pág.80) de COMASA 1m ----->2.608714878kg (peso aprox debido a que no está tabla) 0.300 m ----> x x = 0.7826144634 kg

11



Viga H ASTM A-36

Figura (6): Viga H d = 150 mm = 5.905 plg. b = 150 mm = 5.905 plg. f = 8.78 mm w = 7.11 mm Largo (L) = 300 mm Diámetro de los círculos =13.90 mm El peso de teórico del material es W=2A+B–4C 𝑘𝑔

𝑘𝑔

W = 2 x L(m) x b(m) x f(mm) x k ( 𝑚3)+ L(m) x (d-2f) (m) x w(mm) x k (𝑚3) – 4 x π x

𝑑 2 (𝑚2 ) 4

x

𝑘𝑔

f(mm) x k (𝑚3) W = 8.378816609 kg Usando las medidas del material se convirtió en pulgadas y asi aproximarlo en el catálogo (pág.63) de COMASA 12

23.50845358 lb ----->1 pie (aprox. Ya que no hay en tabla) x ----> 0.984252 x = 23.13824245 lb = 10.49533023053 kg

RESULTADOS

V.

Material

Peso Teórico por datos

Peso Teórico por

Unidad

Pieza Siderúrgica

1

Platina de Acero

ASTM A-36

1.5275315 kg

1.55184 kg

1

Plancha Estructural

ASTM A-36

3.723255 kg

3.723255 kg

1

Plancha Estructural con perforaciones

ASTM A-36

0.33655591257 kg

0.411968kg

1

Tubo Cuadrado de Acero

AISI 1010

2.0739024 kg

2.140083333 kg

1

Tubo de Acero sin Costura Schedule 40

ASTM A-53

0.85402795 kg

0.7826144634 kg

1

Viga H

ASTM A-36

8.378816609 kg

10.49533023053 kg

VI.

Catálogo

CONCLUSIONES.

Al concluir con esta práctica, llegamos a las siguientes conclusiones.  Podemos sacar que la siderurgia no hay un solo tipo de acero, es más, el acero se divide en varias clases, de acuerdo a las propiedades que han adquirido luego de la introducción de ciertos elementos en él.  Se captó lo mas importantes que es reconocer y saber la aplicación que tienen cada una de las piezas siderúrgicas.  A través de la observación y mediciones tomadas aprendimos a familiarizarnos con las piezas siderúrgicas.  Se puede afirmar que gracias a esta práctica podemos identificar los materiales siderúrgicos. VII.

RECOMENDACIONES  Toda información detallada acerca de cualquiera material anotarla y tenerla en cuenta siempre.  Tomar precaución con los equipos de medición para evitar ineficiencias en la práctica.  Tener conocimientos previos de dibujo y criterio para elegir los catálogos.  Se debe tener cuidado para manejar los materiales siderúrgicos debido a su peso, porque puedo ocasionar daños al practicante 13

VII. BIBLIOGRAFÍA. 

Comercial del Acero SA.(COMASA), Catálogo de Productos



JAHESA SA. Aceros Inoxidables, Catálogo de Producto



http://www.exportapymes.com/documentos/productos/Ie2570_peru_siderurgia.pdf



https://www.astm.org/GLOBAL/docs/Presentacion-Walter-Gamonal-Ruiz.pdf



https://es.slideshare.net/holisoyungusanitoesochao/siderurgia-41853608



http://www1.frm.utn.edu.ar/ing_electromecanica1/Archivos/SIDERURGIA_2010.pdf



https://www.astm.org/

VIII. ANEXOS

Anexo 1: Drawing de la Platina y Plancha Estructural

14

Anexo 2: Drawing de la plancha con perforaciones

15

Anexo 3: Drawing del Tubo Rectangular y Tubo Radial

16

Anexo 4: Drawing de la Viga H

17