instituto tecnologico de queretaro practica ferrosos

8/16/2019 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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