como debe ser el reporte tecnico
DESCRIPTION
COMO DEBE SER EL REPORTE TECNICOTRANSCRIPT
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Instituto Politcnico Nacional
Escuela Superior de Ingeniera Mecnica y
Elctrica
Unidad Azcapotzalco
Laboratorio de Ciencia de Materiales
CARACTERIZACIN DE ACEROS GRADO MAQUINARIA AISI 1045 Y AISI
9840 A TRAVES DE ENSAYOS DE TENSIN EN PROBETAS NORMAL E
INJERTADA EN BASE A LA NORMA ASTM E8, Y SU SIMULACION EN
SOFTWARE DE ELEMENTO FINITO(MEF)
Reporte Tcnico de la prctica (1,2,3.)
Equipo/grupo: 1,2,3/4MM..)
Coordinador del equipo: Juan Prez Jolote
Abril,..mayojunio .. 2015
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CONTENIDO
2. Resumen
La produccin y utilizacin de materiales como los aceros grado maquinaria AISI 1045 y AISI
9840 en la fabricacin de ejes solidos de turbo maquinaria del sector industrial como bombas
centrifugas multipasos,compresores,turbinas de vapor entre otros, y su recuperacin a bajo
costo a travs del mtodo de injerto, hacen necesaria su caracterizacin con ensayos de
tensin bajo normas internacionales como la ASTM E8,en condicin normal e injertada,
complementadas con la simulacin de esfuerzos a soportar en software de elemento
finito(MEF.) Los ingenieros disean la mayora de los productos manufacturados y los
sistemas de proceso necesarios para su fabricacin y su posterior uso en equipos del sector
productivo en industrias como la petrolera, papelera, se deber tener conocimiento sobre la
estructura interna y propiedades de los mismos, entre otras los esfuerzos de tensin que son
capaces de soportar, de tal forma que se seleccione el ms adecuado para cada aplicacin y
desarrollen los mejores mtodos de proceso de fabricacin de satisfactores.
De lo anterior es necesario auxiliarse de software como los del elemento finito para modelar y
validar los datos obtenidos fsicamente en los ensayos de laboratorio para estos dos aceros
grado maquinaria que son de uso comn en las diversas industrias mencionadas.
3. Introduccin
La determinacin a travs de ensayos de tensin ,bajo la norma ASTM E8,de los aceros
grado maquinaria AISI 1045 y AISI 9840, ambos grado maquinaria, en su condicin de
probeta normal y probeta injertada, siendo denominado el 1045 como acero al carbn y el
9840 como acero aleado, y su posterior modelacin de los esfuerzos de cada probeta en las
condiciones indicadas , a travs de software de elemento finito como el ANSYS versin 14.5,
muestran que las condiciones y propiedades mecnicas son confiables para soportar las
diversas necesidades de esfuerzos mecnicos que se presentan en equipos y partes
especficas como los ejes de turbo maquinaria tales como bombas centrifugas , turbinas de
vapor, compresores centrfugos entre otros.
4. Objetivo y metas cumplidas, o en su caso justificacin de no cumplimiento
Caracterizacin de esfuerzos de tensin en probeta normal e injertada bajo la norma
ASTM E8
Determinacin de esfuerzos de tensin en probetas normal de acero AISI 1045 y AISI
9840, a travs de diversos ensayos en el laboratorio de Ciencia de los Materiales
Determinacin de esfuerzos de tensin en probetas injertadas de acero AISI 1045 y
AISI 9840, a travs de diversos ensayos en el laboratorio de Ciencia de los Materiales
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Simulacin en software de elemento finito(MEF), de esfuerzos de tensin de probeta
normal
Simulacin en software de elemento finito(MEF), de esfuerzos de tensin de probeta
injertada
Publicacin de artculo en Memorias de Congreso Internacional de la SOMIM
(Sociedad Mexicana de Ingeniera Mecnica) 2014, realizado en Juriquilla, Queretaro,
Qro en el mes de septiembre prximo pasado.
Un alumno PIFI
No fue posible incorporar un practicante profesional y cumplir algn objetivo por
los acontecimientos del IPN de todos conocidos.
5. Mtodos y materiales
Se realizaron varios ensayos de tensin en probeta normal e injertada bajo la norma ASTM E8,
obtenindose los datos ms,, mismos que fueron modelados utilizando el programa ANSYS
versin14.5 ,para simular las condiciones de los ensayos utilizando una representacin de la
geometra y las propiedades de estos aceros para alimentar al programa y as obtener los
resultados deseados, en la creacin de la geometra debemos tomar en cuenta como se
aplica fsicamente la fuerza de tensin, ya que de no considerar esto en los clculos de la
simulacin o modelacin, serian errneos en el programa ANSYS versin 14.5, ya que el
software toma datos directamente de la geometra con la que representemos nuestro
problema.
Las imgenes muestran la probeta real como la generada con el programa de dibujo de
ANSYS versin 14.5,
Imgenes de probetas
(dibujo con dimensiones de cada probeta,antes y despus del ensayo)
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Aplicaciones del cobre
El cobre se emplea en varios componentes de coches y camiones, principalmente los
radiadores (gracias a su alta conductividad trmica y resistencia a la corrosin), frenos y
cojinetes, adems naturalmente de los cables y motores elctricos. Un coche pequeo
contiene en total 20 kg de cobre, subiendo esta cifra a 45 kg para los de mayor tamao.
Tambin los trenes requieren grandes cantidades de cobre en su construccin: 1 - 2 toneladas
en los trenes tradicionales y hasta 4 toneladas en los de alta velocidad. Adems las catenarias
contienen unas 10 toneladas de cobre por kilmetro en las lneas de alta velocidad.10
Por ltimo, los cascos de los barcos incluyen a menudo aleaciones de cobre y nquel para
reducir el ensuciamiento producido por los seres marinos.
Aplicaciones del bronce
Sus aplicaciones incluyen partes mecnicas resistentes al roce y a la corrosin, grifera,
fabricacin de muelles, cojinetes y vlvulas, elementos de la industria naval, motores,
maquinarias y ornamentacin, as como instrumentos musicales de buena calidad como
campanas, gongs, saxofones, y se la utiliza as mismo para fabricar cuerdas de pianos, arpas
y guitarras.
Aplicaciones del latn
Como no es atacado por el agua salada, se usa mucho en las construcciones de barcos, en
equipos pesqueros y marinos, y en la fabricacin de muchos instrumentos musicales de
viento, lengetas sonoras para armonios, acordeones y registros de lengetera para rganos
musicales. Adems, por su accin antimicrobiana, se usa en los pomos de las puertas en los
hospitales, que se desinfectan solos a diferencia de los metlicos.
El latn no produce chispas por impacto mecnico, una propiedad atpica en las aleaciones.
Esta caracterstica convierte al latn en un material importante en la fabricacin de envases
para la manipulacin de compuestos inflamables.
Por su fcil mecanizado y buen precio de recompra de las virutas se usa mucho para la
fabricacin de vlvulas para uso industrial.
Se utiliza en la fabricacin de hlices de barco por su resistencia a la cavitacin. Tambin se
usa en algunas cajas de ordenadores donde se sita la placa base.
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6. Resultados
(Calculos,graficas,anlisis y descripcion de graficas)
COBRE
ESFUERZO ELASTICO EQUIVANTE Y MAXIMO PRICIPAL
Esfuerzo elstico equivalente
Esfuerzo mximo principal
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DEFORMACIONES
Deformacin total equivalente
BRONCE
ESFUERZO ELASTICO EQUIVANTE Y MAXIMO PRICIPAL
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7
Esfuerzo elstico equivalente
Esfuerzo mximo principal
DEFORMACIONES
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Deformacin total
LATN
ESFUERZO ELASTICO EQUIVANTE Y MAXIMO PRICIPAL
Esfuerzo elstico equivalente
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Esfuerzo mximo principal
DEFORMACIONES
Deformacin total
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Material COBRE
C110
BRONCE
SAE 65
LATON C304
Dureza Probeta sensible 45HBN 80 HBN 75 HRA
Dureza Probeta Abrasiva HRC62
HRC 62 HRC62
Dimetro externo inicial
D1 Probeta Sensible
(cm)
5.07 5 5.08
Dimetro externo final
D1 Probeta Sensible
(cm)
5.03 4,95 5.04
Dimetro interno d
Probeta sensible (cm) 1.6 1,6 1.53
Espesor e1 Probeta
sensible (cm) 1 1 1
Espesor e2 Probeta
abrasiva Banda de
desgaste (cm)
0.87 0,87 0.87
Peso especfico (gr/cm3) 9.94 7,85 8.47
Peso real inicial (gr) 162.5 140,9 160.7
Peso real final (gr) 161.74 136,1 157.9
Peso terico inicial (gr) 168.777 138,35 156.1
Peso terico final (gr) 167.823 117,1 153.4
rea total de desgaste
(m2) 0.9533 1,09 1.78
Nmero de revoluciones 700 696 1116
Variacin lectura peso
inicial % 3.8 1,8 2.86
Variacin lectura peso
final % 3.76 13,9 2.84
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Torque en seco (Kg-cm) 82.5 55,1 40
Torque en superficie
lubricada (Kg-cm) 35 30,6 35
Torque con arena silica
(Kg-cm) 90 67,3 60
Coeficiente de rozamiento
cintica seco 0.186 0,44 0.314
Coeficiente de rozamiento
cintica lubricada 0.204 0,24 0.276
Coeficiente de rozamiento
cintica con arena silica 0.2294 0,53 0.472
Peso perdido real prueba
(gr) 0.76 4,8 3
Tiempo total prueba (hrs.) 0,5 0,5 0.5
Coeficiente Global de
desgaste (gr/m2-h) 0.62 1,875 1.733
Torque total de la prueba
(Kg-cm) 80.2 153 135
% Torque en seco sobre
torque total 30 36 29.6
% Torque en lubricado
sobre torque total 33 20 25.9
% Torque con arena silica
sobre torque total 37 44 44.4
Coeficiente especfico
de desgaste en seco
(gr/m2-h)
0.186 0,675 0.69
Coeficiente especifico
de desgaste en
lubricante (gr/m2-h)
0.204 0,375 0.36
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Coeficiente especifico
de desgaste en arena
silica (gr/m2-h)
0.2294 0,825 0.67
7. Conclusiones e impacto de la practica en su formacin
La produccin y utilizacin de materiales como Cobre C110, bronce SAE 65 y latn,
para convertirlos en productos acabados constituyen una parte importante de nuestra
economa actual en sectores como el automotriz y naval entre otros.
Caractersticas del Cobre C110, se emplea en varios componentes de coches y
camiones, principalmente los radiadores (gracias a su alta conductividad trmica y
resistencia a la corrosin), frenos y cojinetes, adems naturalmente de los cables y
motores elctricos. Un coche pequeo contiene en total 20 kg de cobre, subiendo esta
cifra a 45 kg para los de mayor tamao
.
Caractersticas del Bronce SAE 65, se incluye en partes mecnicas resistentes al
roce y a la corrosin, grifera, fabricacin de muelles, cojinetes y vlvulas, elementos de
la industria naval, motores, maquinarias y ornamentacin
Caractersticas del Latn, no es atacado por el agua salada, se usa mucho en las
construcciones de barcos, en equipos pesqueros y marinos, y en la fabricacin de
muchos instrumentos musicales de viento, lengetas sonoras para armonios,
acordeones y registros de lengetera para rganos musicales. Adems, por su accin
antimicrobiana, se usa en los pomos de las puertas en los hospitales.
Determinacin de los Coeficientes Globales y Coeficientes Especficos de
desgaste en materiales como Cobre C110, bronce SAE 65 y latn AISI 304 en
medios: seco, aceite y arena silica permiten tener ms informacin tcnica para su uso
y aplicacin en equipos que trabajan en estas condiciones como los cojinetes utilizados
entre el mun del cigeal y monoblock de los motores de combustin interna y turbo
maquinas por mencionar algunos, a travs de los ensayos realizados en el laboratorio
de Ciencia de Materiales de la ESIME, Unidad Azcapotzalco del IPN.
MATERIAL Cobre C110 Bronce SAE 65 Latn AISI 304
Coeficiente Global
de desgaste
(gr/m2-h)
0.62 1.733 1.4
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Coeficiente
especfico de
desgaste en seco
(gr/m2-h)
0.186 0.69 0.349
Coeficiente
especifico de
desgaste en
lubricante
(gr/m2-h)
0.204 0.36 0.214
Coeficiente
especifico de
desgaste en arena
silica (gr/m2-h)
0.2294 0.67 0.436
El impacto de la investigacin consiste en la metodologa de modelar el desgaste
sufrido del cobre C110, Bronce SAE 65 y latn AISI 304 , en el software de elemento
finito versin 14.5, as como las imgenes que muestran los datos obtenidos y el
comportamiento de las probetas modeladas, asimismo la determinacin y manejo de
los coeficientes de desgaste por abrasin y adhesin, en unidades de gr/m2-hr, que
permite tener un parmetro ms comprensible o interpretable fsicamente y
mentalmente por los diseadores de equipos para el sector productivo.
8. Fuentes de informacion
1] Robert L. Mott. Diseo De Elementos de Mquinas, 4ta Edicin. Pearson Educacin, 2006
872 pginas. ISBN 970-26-0812-0.
[2] Nunes Rafael, Adams J.H., Howard S. Avery, et al. ASM Metals Handbook, Volume 18,
Friction, Lubrication and Wear Technology, 1992. ISBN 0-87170-380-7.
[3] Sarkar, A.D, Desgaste de metales, Ed. Noriega Limusa, 1era. Ed. Mxico 1990
[4] Nunes Rafael, Adams J.H., Howard S. Avery, et al. ASM Metals Handbook, Volume 08,
Mechanical Testing and Evaluation, 1992. ISBN 0-87170-389-0.
(PONER TODAS LAS FUENTES DE INFORMACION CONFIABLES Y SUBRAYAR Y/O
RESALTAR LO UTILIZADO PARA LA PRACTICA)
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