instituto tecnologico de queretaro practica ferrosos
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INSTITUTO
TECNOLOGICO DE
QUERETAROReporte de practica
PRODUCCION DE METALES FERROSOSColaboradores: Peña González Fernando, Perea Rodríg
Didier e Hincapié Ocampo Ricardo
Alvarado Balleza SalvadorCatedrático
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Objetivos
Realizar un análisis macroscópico a los tornillos y a la válvula para de esta
manera conocer su historial de procesos de fabricación.
Realizar la medición de la dureza de la capa cementada en un engrande de
distribución mediante un micro durómetro. Observar mediante un análisis metalográfico un engrane de un eje de
transmisión.
Marco Teórico
ENGRANES
Los engranes son dispositivos, que sirven para transmitir la potencia o
movimiento desde una fuente hacia una salida requerida, la ventaja que posee la
transmisión por engranajes, es la precisión y constancia en la relación de giro de
la entrada y la salida.
El proceso de fabricación está basado en la generación del diente del engranaje a
partir del diámetro exterior del mismo. El formado de los dientes del engranaje se
realiza por varios procedimientos, entre los que se encuentran colado en arena,
moldeo en cáscara, fundición por revestimiento, colada en molde permanente,
colada en matriz, fundición centrífuga y también puede fabricarse por
pulvimetalurgia o bien formarse primero por extrusión y luego rebanarse con
cortadores formadores y generadores.
Una gran ventaja es el empleo de materiales con gran dureza superficial y rigidez
(i.e. aceros templados sometidos a un tratamiento de cementación superficial),
permiten transmitir elevados pares de fuerza a velocidades de giro elevadas,
conservando constante la relación de transmisión.
Tipos de engranajes:
Los engranajes rectos son de gran aplicación cuando se requiere transmitir el
movimiento de un eje a otro paralelo y cercano.
Cuando lo que se requiere es un funcionamiento más silencioso, que transmita
menores cargas dinámicas a los cojinetes de apoyo, y puedan funcionar a
mayores rangos de velocidad, lo ideal es utilizar engranajes helicoidales. En este
caso los dientes son como hélices cilíndricas, de manera que cuando una parejade dientes entra en contacto siempre hay otros conectados, con lo que se
consigue que la conexión se realice gradualmente, sin impacto ni ruidos. Por otro
lado, si el movimiento a transmitir es entre ejes cruzados o perpendiculares,
entonces lo recomendable es usar engranajes cónicos.
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VÁLVULAS
Una válvula es una pieza mecánica usada para modificar el flujo de algún fluido
que pasa a través de ella, la acción de la válvula es causada por el movimiento de
cierre de un elemento.
En un motor las válvulas son elementos que abren y cierran los conductos deadmisión y escape sincronizados con el movimiento de subida y bajada de los
pistones. A su vez mantiene estanca o cerrada la cámara de combustión cuando
se produce la carrera de compresión y combustión del motor.
Las válvulas están constituidas por una cabeza mecanizada en toda su periferia,
con una inclinación o conicidad en la superficie de asiento, generalmente de 45º,
que hace de cierre hermético. Unido a la cabeza lleva un vástago perfectamente
cilíndrico, cuya misión es servir de guía en el desplazamiento axial de la válvula,
centrar la cabeza en su asiento y evacuar el calor de la misma durante su
funcionamiento.
Las válvulas se fabrican (por lo general) de aceros especiales con grandes
contenidos de cromo y níquel, que le dan una gran dureza, pues tienen que
soportar grandes esfuerzos y resistir el desgaste y las corrosiones debidos a las
grandes temperaturas a que están sometidas.
La válvula de admisión puede llegar a temperaturas de funcionamiento de 400 ºC
y eso que es refrigerada por los gases frescos de admisión.
La válvula de escape está sometida al paso de los gases de escape por lo que
puede alcanzar temperaturas de hasta 800 ºC. Para soportar estas temperaturas,
tiene que estar fabricada con materiales que soporten estas condiciones de
trabajo.
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Tipos de válvulas
Las válvulas se caracterizan por la forma de la cabeza o por disponer de unas
características especiales en cuanto a su fabricación. Las más empleadas en
automoción son las siguientes:
Válvula de cabeza esférica
La zona de la cabeza, expuesta directamente a los gases, tiene forma
abombada, con un ángulo de cierre en el cono de asiento de 90º. Es la más
empleada para motores en serie de gran potencia, ya que su forma esférica le da
una configuración robusta, limitando con ello la deformación por efecto de la
temperatura.
Válvula de cabeza plana
Esta válvula presenta la superficie de la cabeza expuesta a los gases
completamente plana y, como la anterior, dispone de un ángulo de cierre en el
cono de 90º. Es menos robusta que la abombada pero mucho más económica. Se
emplea para motores de serie de pequeña y media cilindrada.
Válvula de tulipa
Este tipo de válvula recibe su nombre por la forma especial que adopta en la
cabeza. Tiene un ángulo de asiento en el cono de 120º que facilita grandemente laentrada de los gases. Debido a su elevado costo de fabricación no se utiliza para
motores en serie. Su aplicación queda limitada exclusivamente a motores para
vehículos de competición y en aviación.
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INCONEL
Inconel es una marca de SpecialMetalsCorporation que se refiere a una familia de
super aleaciones austeníticas de base níquel-cromo. Las aleaciones de inconel se
utilizan normalmente en aplicaciones a altas temperaturas. A menudo se
denominan en inglés como "Inco" (o de vez en cuando "Iconel"). Los nombres
comerciales comunes para Inconel incluyen: Inconel 625, Chronin 625, Altemp
625, Haynes 625, Nickelvac 625 y Nicrofer 6020
GRADO DE UN TORNILLO
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Se refiere características especiales en los materiales con que está fabricado el
tornillo como dureza, resistencia al impacto, resistencia a la corrosión etc. Según
la aplicación que se requiera darles. Se distinguen por que traen una serie de
marcas especiales, como líneas o números, y está estandarizado por la SAE.
Equipo y MaterialesEquipo MaterialesMicro durómetro Tornillo Grado 8 y grado 5
Pulidora Buehler Válvula de cabeza
Campana de absorción de gases Engrane de eje de transmisión
Estufa Engrane de cadena de distribución
Montadora Termopolimerizable Baquelita
Vidrio de reloj Alúmina
Perilla tres vías Lijas 80,150,200,500,1000
Pipeta Pasta pulidora para joyero
Ventilador Paño PulidorCortadora refrigerante Nital 2%
Alcohol Algodón
Pulidora Buehler
Microdurometro Shimadzu
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Cortadora Metacut
Desarrollo
-Las piezas son reducidas a un tamaño manipulable, llevándose a cabo cortes con
la cortadora ubicada en el laboratorio de materiales, la cual cuenta con sistema de
refrigeración y discos de corte capaces de lograr un corte en aceros de alta
dureza. Cortadora de probeta METACUT 251 con un disco de carburo de silicio.
-Se pule el engrane logrando una superficie apta para un posterior ataque químico
en el cuál se pueda observar la microestructura.
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-Se pule la válvula logrando una superficie suficientemente lisa, para un posterior
ataque de macroestructura que permita lograr observar el flujo de deformación de
grano transversal.
-Se pule el tornillo -Se pule la válvula logrando una superficie suficientemente lisa,
para un posterior ataque de macroestructura que permita lograr observar el flujo
de deformación de grano transversal.
-Una parte de engrane de eje de distribución es montada en baquelita para poder
lograr un desvaste y pulido acabado espejo, y posteriormente lograr llevar a cabo
pruebas de dureza en micro durómetro shimadzu
LOS ATQUES SE REALIZAN DE LA SIGUIENTE MANERA.
Engrane: Nital al 5% para revelar microestructura (soluciones al mas del 5% no
deben ser almacenadas).
Válvula: Gliceregia
Macroataque el más empleado: químico => se realiza utilizando un reactivo
químico.
Glycergia
10mm acido nítrico
20 – 50 mm acido clorhídrico
30 mm glicerol
Tornillo: Ataque nital al 5% para revelar microestructura.
Las muestras fueron observadas en dos microscopios, uno perteneciente al
laboratorio de mecánica con máximos aumentos 400x y otro perteneciente al
laboratorio de posgrado, bajo luz de campo claro, y 500x aumentos.
Fotografia2
Fotografía 1 Muestra del engrane de distribución el cual
será montada en baquelita para realizar las mediciones de
dureza en el micro durómetro.
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Fotografía 3 Tornillo grado 8 después del análisis macroscópico, se pueden notar
dos curvas oscuras a la altura de la cabeza del tornillo lo cual nos representa que
proviene de un proceso de conformado a compresión.
Fotografía 4 Tornillo grado 6 después el ataque
macroscópico, se puede observar que las líneas
de orientación del grano siguen el patrón de la
superficie lo cual nos quiere decir que el proceso
de conformado para este tornillo fue a partir de
una compresión con un dado con la forma del
cabezal.
Fotografía 5 Muestra del cabezal de la válvula, después de ser atacado.
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Fotografía 6Muestra del engrane del eje de transmisión
después de ser atacada, podemos observar la capa
cementada sobre la superficie.
Fotografía 8 Muestra transversal del engrane del eje
de transmisión después de ser ataca, podemos
observar la capa cementada sobre la superficie.
Fotografía 7 Muestra longitudinal de la válvula, podemos
observar en la parte inferior las líneas de orientación del gr
las cuales están alargadas y orientadas con el eje central la
cuales le proporcionan resistencia a la tensión.
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En lo que respecta al engrane se puede observar una alta tendencia por parte del
material a a templar, en especial en su zona limitante (frontera) debido a la vasta
presencia de estructura martensítica necesaria para soportar el esfuerzo a
compresión corte y abrasión del trabajo mecánico realizado por el engrane.
Micro estructura de engrane en
zona del límite de diente a 500x
tomada en microscopio de campo
claro.
Engrane observado a 400x con
visibles daños por corrosión, y
estructura aún visible de
martensita.
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Inconel observado a 400x
probablemente se trate de inconel 725 aleación Ni – Cr – Mo – Nb altamente
resistente a la corrosión y endurecible por envejecimiento.
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Tabla de dureza para el engrane
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Conclusiones
Bibliografía
Engranes:
http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn150.html#seccion11
http://aranuga.com/en/engranes-y-tipos
Válvulas
http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/accesorioshidraulicos/valvulas/valvulas.html
http://www.aficionadosalamecanica.net/motor-distribucion.htm
http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn150.html#seccion11http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn150.html#seccion11http://aranuga.com/en/engranes-y-tiposhttp://aranuga.com/en/engranes-y-tiposhttp://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/accesorioshidraulicos/valvulas/valvulas.htmlhttp://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/accesorioshidraulicos/valvulas/valvulas.htmlhttp://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/accesorioshidraulicos/valvulas/valvulas.htmlhttp://www.aficionadosalamecanica.net/motor-distribucion.htmhttp://www.aficionadosalamecanica.net/motor-distribucion.htmhttp://www.aficionadosalamecanica.net/motor-distribucion.htmhttp://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/accesorioshidraulicos/valvulas/valvulas.htmlhttp://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/accesorioshidraulicos/valvulas/valvulas.htmlhttp://aranuga.com/en/engranes-y-tiposhttp://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn150.html#seccion11
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