Tecnologademateriales1MiguelMoroVallina21ApuntespreparadosapartirdeSegundoBarrosoHerreroyManuelCarsCebrin: Procesado y puesta en servicio de materiales. Madrid, 2005: Universidad Na-cionaldeEducacinaDistancia.LosapuntescorrespondenalaasignaturahomnimadelPlandeEstudiosde2001deIngenieraIndustrialdelauned.2Correo: narodnaia@gmail.com. Web:narodnaia.googlepages.comThisworkislicensedundertheCreativeCommonsAttribution-NonCommercial-ShareAlike2.5SpainLicense.Toviewacopyofthislicense, visithttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/es/orsendalettertoCreativeCommons, 543HowardStreet, 5thFloor, SanFrancisco,California, 94105, USA.LacomposicindeestedocumentoseharealizadomedianteLATEX.Captulo1Procesosdeconformado1.1. IntroduccinPuedendiferenciarsetresgrandesfamiliasdeprocesosquepermitencon-formar materiales. Laprimerafamiliasebasaenel arranquedematerial, lasegundaenel cambiodeformasinprdidademasaylatercera, denominadasinterizacin, consisteenlatransformacindeunapiezaenverdeobtenidaporcompactacinenunapiezaconlaresistenciaadecuadaparasertratada.La segunda familia de procesos de conformado se fundamenta en los cambiosdeformasinprdidademasaypuede, asuvez,estructurarsedeacuerdoconlatemperaturahomlogadelmeterialdurante elproceso deconformado, siendolatemperaturahomloga (TH) elparmetro obtenidoaldividirlatemperaturadeconformado(TC)porladefusin(TF)delmaterial:TH=TCTF.Seconsideranprocesosdeconformadoenfroaquellosqueserealizandes-de temperaturaambientehastaaproximadamenteTH (0,3 0,4)TMpara materiales me-tlicos y T> (0,40,5)TMpara materiales cermicos, siendo TMla temperaturadefusindelmaterialenkelvin.La uencia es un proceso dependientedel tiempo, en el cual la deformacindel material es funcin no slo de la tensin aplicada como ocurre en el caso detemperaturas bajas sino que depende, adems, del tiempo y de la temperaturadetrabajo, = f(, t, T).Desdeunpuntodevistaprctico,elintersdelauenciasecentraende-terminarlostiemposdeutilizacindeuncomponente,bajolascondicionesdetensinytemperaturaquetenganlugarmientrasqueseencuentreenservicio.Dadoquelostiemposprolongadosdeensayosondifcilesdealcanzarenel la-boratorio, se utilizan distintos procedimientos que permitan la extrapolacin delos datos obtenidos, con el n de deteriminar los posibles tiemposde utilizacinysuaplicacin acadaproyecto.Normalmente,elensayo deuenciaserealizabajocargaconstante,llavn-dosehasta larotura. Adems,debejarselacarga ylatemperaturadeensayo,medirlostiemposconsuscorrespondientesalargamientos,conel nderepre-sentar grcamente los valores obtenidos y as poder conocer la curva de uenciadecadamaterialparaunasdeterminadascondicionesdetemperaturaycarga.4.4.2. CurvasdeuenciaLosensayoselementalesconsistenensometerunaprobetanormalizadaaunatensinuniaxial. Existenacuerdos especcos paratomar las seales inductivas o capacitivas que permitan conocer, de forma continua, la evolucindeladeformacin.Se originan diferentes tipos de curvas que sirven para estudiar el proceso deuencia y para obtener los parmetros o caractersticas delmaterial que permi-tenefectuardiseosdecomponentesyestructurasquepuedanverseafectadospor este fenmeno. Si el ensayo se realiza a temperatura lo sucientemente bajacomoparaquenotengalugarel procesodeuencia, entonceslatensinyladeformacinalcanzansuvalormximoenel instantet0ypermanecencons-4.Comportamientoenservicio 65tantesenesosvaloresmximosmientrasquemantengalacargaaplicada. Nohaycambiosdelatensinodeladeformacindependientesdel tiempoysusmagnitudesserelancionan entrescontotalindependenciadeltiempo.Si latemperaturaeslosucientementealtacomoparaquetengalugarlauencia,entonces ladeformacin aumentar con eltiempotras la aplicacin delacarga.4.4.3. MecanismosdedeformacinLos mecanismosdedeformacinde los materialespolicristalinosa elevadastemperaturas se basan en el movimiento de dilocaciones o en el deslizamiento delas fronteras de grano o a la uencia difusional. Estos tres mecanismos se puedenconsiderar independientes entre s, activados trmicamente y controlados por ladifusin atmica. Cada mecanismo de deformacin tiene valores espccos tantode n exponente de la tensin al relacionarla con la velocidad de deformacincomodeQenergadeactivacin,queesconstanteenunciertointervalodetemperaturas.Lauenciapormovimientodedislocacionesseasociaavaloresdenporencimade5yaenergasdeactivacinigualesalasquesecorresponden conlaautodifusinatravsdelared.Cuandoelmecanismodominanteeseldesliza-miento de fronteras de grano, entonces el valor de n es 2 y la energa de activacinse corresponde con la de las fronteras de grano. Por ltimo, la uencia difusionalpresentaunvalordeniguala1,pudiendoserlaenergadeactivacinigualacualquieradelasanteriores.Fluenciapormovimientodedislocaciones A partirdelanlisisdelosmicro-mecanismosquetienenlugardurantelosestadosdeuenciaprimarioysecun-dario, se ha llegado a la conclusin de que dichos estados estn inuenciados porlaaccinconjuntadel endurecimientopordeformacinylarecuperacin(tr-micamente activada) de la estructura de dislocaciones, tal como han establecidoBaileyyOrowan.El estadoprimariosecaracterizaporunendurecimientopordeformacin,consecuencia de la formacin de maraas de dislocaciones que impiden el aumen-to progresivo de la deformacin, mientras que el estado secundario de uencia secaracteriza por la existencia de un equilibrio entre el proceso de endurecimientopordeformacin yelderecuperacin activadotrmicamente.El factorquecontrolalavelocidaddeuenciaeslacapacidaddel frentededislocacionesdetreparsobrelosobstculosqueseencuentranensudesli-zamiento.Esteprocesorequiereladifusinporvacantesyportantoslotienelugardeformaapreciableaaltastemperaturas.Laaceleracin deladeformacinduranteelestadoterciariodelacurvadeuenciaylaroturanalseatribuyenalaacumulacinprogresivadedaosenelmaterialcomoconsecuenciadelprocesodeuencia.66 4.4.TermouenciaTomandocomobaseestasideasdemovimientoytrpadodedislocaciones,se han desarrollado modelos especcos para el estado secundario de uencia. Elresultadoesunadependenciadelavelocidad dedeformacin, ,conrespectoalatensin,leydeNortonsegnlaecuacinsiguiente:= Bn,dondeBynonparmetrosdel material. El valordel exponentenoscilaen-tren=3yn=4, perosi ladifusindevacantesocurrefundamentalmenteporlneasdedislocacionesdifusinvolumtricaenlugardehacerloporlaestructuranodeformada,elvalordenseincrementahastan = 5on = 6.LosmodelosdeuenciacontroladospordifusinindicanqueelcoecienteBdebesermodicadomediantelaecuacin:B= AG1n_bDvkT_,dondeGesel mduloelsticocortante, keslaconstantedeBoltzmannconunvalorde1, 38 1023 JK,Teslatemperaturaabsoluta,beselvectordeBurgers,Aesunaconstante empricayDv= Dv0eQv/(RT)eselcoecientededifusin volumtrica, siendo Qvla energa deactivacin para uenciayRlaconstantedelosgasesperfectos.Fluenciapor difusin El fenmenodelauenciatambinsepuedeproducirpor ujo difusional de tomos en la frontera de los granos, desde zonas que estnsometidas a compresin hasta zonas que lo estn a traccin. Este mecanismo deuencia se basa en el ujo de vacantes desde las proximidades de las fronteras degranosujetasatraccinhacialasproximidadesdelassometidasacompresin.Sobrelabasedeestasideas,NabarroyHerringestablecieron laveloci-daddeuenciadifusional enlosgranos,oseaatravsdelared, mediantelaecuacin:=vDvkTd2,donde Dves elcoeciente de difusin en los granos, es el volumen atmico, deseltamao delgrano yvesun factoradimensional quedependedelaformadelosgranos.Si los tomos sedifundenalolargodelos bordes degranoenlugar dehacerlo atravs delosgranos, setienelaecuacin siguiente,quecorrespondealauenciadeCoble:=bDbkTd3,dondebalcanzaunvalorprximoa50yDb0eQb/(RT)esel coecientededifusinenlosbordesdegrano.La uencia deCoble es dominante en el caso de temperaturas intermediasy granos de tamao pequeo, mientras que la uencia deNabarro yHerringtiene mayor importancia a temperaturas ms altas y mayores tamaos de grano.4.Comportamientoenservicio 67Atensiones muybajas, enlas ecuaciones anteriores hayquesustituir elvalordepor th, siendothunvalorumbral paracadamaterial. Parametales puros, a una temperatura prxima a la mitad de la del punto de fusin,th= 1MPa,exceptoparalaplata,enlaqueth= 1, 25MPa.Deslizamientodefronterasdegrano Seobservaque: A escala atmica, la resistencia al deslizamiento viene determinada por lamovilidaddelasdislocacionesenlasfronterasdegrano. Si estaspartculassonrgidas,el deslizamientodelosboresdegranonopuedecontinuar anoser quelas partculas seanevitadas medianteunproceso de acomodamiento difusional o por uencia debida al movimientodedislocaciones. Los modelos de deformacin que consideran los efectos anteriores se deno-minanmodelosdedeslizamientointrnseco. Cuandoloqueseconsidera eseldeslizamiento delosgranos individuales,impedido por la disposicin policristalina que los rodea, se tienen modelosdedeslizamientoextrnseco.Enlosmodelosdedeslizamientoextrnseco, asociadosal deslizamientodebordes de grano en policristales, hay que considerar, como premisa fundamental,que una disposicin policristalina no puede ser deformada sin deformacin de losgranos. Es decir, que el deslizamiento est limitado por el material circundante.4.4.4. MapasdemecanismosdedeformacinporuenciaLosmapasdemecanismosdedeformacinporuenciasondiagramasenel planotensin-temperaturaenlosqueseefectaunarepresentacinesque-mticadelosdiferentesmecanismosdeuenciaquesonpredominantesenunreadeterminada.Laideaquerigeenestetipodemapasesquelosdiferentesmecanismosoperanindependientementeyqueelquelohacemsrpidamentedetermina el comportamiento de la deformacin y ocupa el rea correspondiente.4.4.5. FracturaporuenciaDurantelaterceraetapadel procesodeuenciaseinicialaestriccindelaprobetadeensayocomoconsecuenciadelalocalizacindeladeformacinproducidaenunadeterminadazona delamisma.Lafractura esdctilyporlotantotendrunaacusadaestriccin,ademsdeunaltoniveldealargamiento,consecuenciadelasdeformacionesquesoporta.Unaprimeracausadeestaaceleracinpuedeserlaformacinyunindemicrocavidadesenlasfronterasdegrano,formadasquizsdurantelaprimerauencia.Estemodelodefalloporuenciaes,portanto,intergranular.68 4.4.TermouenciaOtracausaposiblees ladegradacindelamicroestructuradel material.Alolargodel tiempo, puede producirseuncrecimientode las partculas demayortamao, juntoconladesaparicindelasmspequeas, loqueoriginaunaprdidagradual delaresistenciaalauencia, i.e., unincrementodelavelocidad deuencia.La fracturapor uencia se divide en: fracturapor deslizamientode losbordesdegranodenominadafracturaenwyfracturaporcoalescenciadecavidadesintergranularesdenominadaroturatipor, proucindoseatem-peraturaselevadasycargas medias.4.4.6. TiempoderoturaporuenciaParmetro de Larson-Miller La aproximacin de Larson-Miller consiste endeterminar empricamente, para cada material, un parmetro P() que relacionalatemperaturaconeltiempodefallosegnlasiguienteecuacin:P() =C + log tfT1000,donde Ces una constante de valor comprendido entre 17 y 23 que habitualmentese tomaigual a20; tfes eltiempo(enhoras) necesario para quese produzca elfallo,yTeslatemperaturadeservicioengrados kelvin.Conceptode proyeccin El conceptode proyeccin sebasaenlades-cripcinmatemticadetodalacurvadeuenciaatravsdedos ecuacionescorrespondientes a las denominadas uencia primaria y terciaria. La uencia se-cundariaoestadoestacionarioexistenteentrelasuenciasprimariayterciariasedescribeporelestadodemnimavelocidaddedeformacin,correspondientealazonadeunindelasdospartesdelacurvadeuenciamencionada.Elmodelodeproyeccin presentaventajaseinconvenientesconrespectoa los normalmente utilizados, siendo la ventaja principal el hecho de que en l setrata de manera integral a la totalidad de la curva de uencia, en contraposicincon otros en los que la descripcin se limita a aspectos parciales de dicha curva.El modelo posee, cuando se aplica adecuadamente, un gran poder de prediccin.Comoprincipalinconveniente estelnmerorelativamenteelevado deparme-trosadeterminar,ytambinel quedichosparmetroscarezcandesignicadofsico.Laecuacinquedescribelacurvadeuenciaserlasumadelosestadosprimarioyterciario: = 1_1 e2t_+3_e4t1_, (4.1)dondelosparmetros 1y3determinan lacurvatura delascurvasdeuenciaprimariayterciaria,mientrasque2y4cuanticanlasdeformacionescorres-pondientesalasuenciasprimariayterciaria.4.Comportamientoenservicio 69Diferenciandolaecuacin (4.1)conrespectoaltiemposeobtienelaveloci-daddedeformacin paracualquierinstante:= 12e2t+34e4t, (4.2)dondelosparmetros 1y3determinanlacurvaturadelascurvasdeuenciaprimariayterciaria,mientrasque2y4cuanticanlasdeformacionescorres-pondientesalauenciaprimariayterciaria.Diferenciandolaecuacin (4.2)conrespectoaltiemposeobtienelaveloci-daddedeformacin paracualquierinstante:= 12e2t+34e4t. (4.3)El primertrminodel segundomiembrodecrececonel tiempoprocesoatribuible al endurecimiento por deformacin, mientras que el segundo trmi-no aumenta con el tiempo, debido al ablandamiento por deformacin y procesosdedaado. Ambosprocesos suceden demanera independientedurante lauen-cia.Laecuacin(4.3)alcanzaunvalormnimoparad dt=0, situacincorres-pondientea lavelocidad mnima,quetienelugar en elestado estacionario. As:d dt= 122e2t+324e4t= 0.Portanto,eltiempoparaelcualsealcanzalamnimavelocidaddedefor-macin(t = tM)ser:tM=12 +4ln 122324.Lascuatroconstantesisecalculanmediantetcnicasnolinealesdeoptimiza-cin.4.5. Interaccinfatiga-uencia4.5.1. IntroduccinNumerosos componentes instalados en las actuales plantas de generacin deenerga elctrica, plantas de procesado, reactores nucleares, motores de aviacinyenmuchas otras instalaciones, funcionanatemperaturas muyaltas, vin-dosesometidosaimportantestransitoriosdetensionescomoconsecuenciadeloscalentamientosyenfriamientosquetienenlugardurantelasoperacionesdearranqueoparadaolasmodicacionesenlascondicionesdeoperacinqueseproducenduranteelservicio.Cuando ambos procesos, fatiga y uencia, se producen simultneamente, esposibleencontrargrietassupercialesquesepropagan enelinteriordeunma-terial, cuyas propiedades han sido degradadas estacionariamente por un proceso70 4.5.Interaccinfatiga-uenciade cavitacin, lo que provoca una aceleracin del fallo. La vida por fatiga dismi-nuye a medida que crece el tiempo de funcionamiento estacionario y, adems, seproduce un cambio en el tipo de fallo, pasando de transgranular a intergranular.Adicionalmentealadeformacinimpuesta, laexposicinprolongadaaal-tatemperaturapuedeoriginarfallosenlamicroestructuradel material porunprocesodeenvejecimientotrmicojuntoconlaoxidacindenuevassu-perciesexpuestas.Acausadelanaturalezainteractivadeesteprocesohastaqueseproduceelfallo,laaproximacin desumalinealdedaosnosiempreesadecuada.4.5.2. CrecimientodecavidadesLos mecanismos detallados por los que se produce el fallopor uencia,durante cargas estticas o cclicas, son complejos y dependen de muchos factores,talescomovelocidaddedeformacinaplicada, temperturadeensayo, tamaodegrano,resistenciarelativaentrelamatrizybordesdegrano.Losanlisisdemecanismos de dao por uencia indican que la forma ms efectiva de nucleacindecavidadeseseldeslizamientodelosbordesdegrano.Laresistenciaopuestaaestedeslizamientoporlosprecipitadosexistentesoriginaunaconcentracinlocal detensiones quellevaalanucleacindecavidadesen los precipiados ysuposteriorcrecimiento.En el caso de uencia y fatiga, las cavidades deben alcanzar un radio crticorcpara evitar su anulacin por efectodela tensin supercial, cuandola defor-macin poruenciaquedacompensadaporladeformacin inversa porfatigayseeliminalaconcentracin localderensiones. Setienequerc=2,siendolatensinsupercialylatensindetraccin enelprecipitado.En el caso defatiga coincidente con deformacin por uencia, pueden verseimplicadostresposiblesmecanismosdefallo: Elfalloporfatigatendrlugar silacavitacin espequeaodespreciable. El fallopor interaccinfatiga-uenciapodrocurrir por lainteraccinentregrietasporfatiganucleadassupercialmenteycavidadesinternas. El falloporuenciaocurrirsi el desarrollodecavidadestienelugardeformamsrpidaqueel procesodenucleacinycrecimientodegrietassupercialesporfatiga.4.5.3. CrecimientodegrietasLos estudios sobre nucleacinde daos enbordes de granoindicanqueesteprocesoocurrepor lageneracindeconcentracioneslocalesdetensionescomoconsecuenciadel impedimentoqueejercenlapartculasdeprecipitadosintergranulares al deslizamiento de los bordes de grano. La concentracin local detensiones est relacionada con el tamao del precipitado, pp, y con su espaciado,p.4.Comportamientoenservicio 71Otros factores que inuyen en la formacin de daos en los bordes de granoson: el nivel dedeformacinaplicado, lavelocidaddedeformacinylascon-diciones microestructurales del material. El procesode falloposee tres fasesdiferenciadas.Durantelafase i el crecimientodelagrietaseproducedeformasimilaracomoocurreduranteel ciclocontinuo, correspondindoseconlos estados iyiidecrecimientodegrietasporfatigacclica, pudindoseobservarestriacio-nesporfatigatransgranularenlasuperciedefractura,ylasvelocidadesdecrecimientonosevenalteradasdeformasignicativapor lapresenciadecavitaciones.En la faseii la grieta avanza a travs de los bordes de grano en los que exis-ten cavitaciones previas, por lo que se caracteriza por una supercie de fracturatotalmente intergranular y, por tanto, no se observan estriaciones. La razn msprobableparaquetengalugarelincrementodelavelocidaddecrecimientodela grieta durante la faseii es que se alcanza una condicin que permite la unindecavidades en el frente de la grieta, lo cual contribuye de forma importante alavancedelamisma.Estacondicinvienedadaporlasiguienteecuacin:2= p,dondeeslaaperturadel frentedelagrieta, ctod(CrackTipOpeningDis-placement ), peseldimetrodelacavidad,esladistanciaentrecavidadesyprepresenta la longitud del ligamento a fracturar para que la grieta avance.Lafracturainestableofase iii tienelugara45conrespectoal ejedelatensinaplicadayenunsolociclo, cuandolaaperturadel frentedelagrietaexcedeelespaciadodelascavidades.Teniendoencuentaquelacapacidadparaoriginarunaconcentracindetensionesdependedeltamaodelosprecipitadosppysuespaciadop,lacon-dicinexpresadaanteriormente semodicadelsiguientemodo:2= (ppp),dondeesunaconstantequeindicalafacilidaddegenerar concentracionesdetensionesenel frentedegrieta,dependientedel material ydelainuenciadelamicroestructura.4.5.4. Factoresqueinfuyenenlafatiga-uenciaInuenciadelaformadel ciclodecarga El estudiodelascurvastensin-deformacin indica quela relajacin de tensiones durante los tiempos deesperacon tensiones axiales inducedaos en el material, reduciendo deforma conside-rablelavidadefatiga,yaqueenestoscasoslasfracturasqueseproducensonintergranulares.Cuandoseintroduceencadaciclountiempodeesperacontensionesdecompresin de igual duracin que el tiempo de espera con tensiones de traccin, o72 4.5.Interaccinfatiga-uenciasi nicamente se induce una espera bajo tensiones de compresin, no se originandaosinternos,lafracturaestransgranular ylaresistenciatotalalafatigaesigualqueenelcasodecondicionescclicascontinuas.Los tiempos de espera impuestos en otras localizaciones del ciclo de histre-sis,talescomolospuntosdetensincero,degradan lavidaporfatiga,peronottantocomolostiemposdeesperaimpuestosenlospicosdedeformacinportraccin.Igualmente, lostiemposdeesperaimpuestosenlazonadetensionesdetraccincrecientestiendenasermsdainosquelosimpuestosenlazonadetensionesdecompresin crecientes.Al estudiarlainuenciadelaaplicacindecicloslento-rpidooendientedesierra, se llega a la conclusin deque elfallo bajo estetipodecargas cclicastambinocurreporlainteraccinentregrietasnucleadasenlasupercieylacavitacininterna, yquelareduccinenlavidaporfatigapuedeserinclusomayor quelaobtenidaen los ensayos con tiempodeespera realizados con igualfrecuenciayniveldedeformacin.La explicacin de estos hechos se encuentra en que los fallos ocurren porquelarpidavelocidaddedeformacinduranteel perododecompresinimpidelaeliminacindelas cavidades producidas por uenciadurantelas cargas ydeformacionesdetraccin.Inuenciadelafrecuenciaydelenvejecimientotrmico Al disminuir la fre-cuencia de los ciclos de carga desde 1 a 102hertzios, para diferentes formas delciclo de carga y diferentes relaciones entre tensiones mximas y mnimas, se pro-duceunincrementodelavelocidaddecrecimientodelasgrietasporunfactorde34.Afrecuenciasmsbajas,lagrietasepropagaconunaveocidadligera-mentemayor quelaaperturadelfrentedegrieta,2,resultando supropagacintransgranular.Unanuevadisminucinenlafrecuenciadelciclodecargaoriginauncom-portamientodiferente. Durantelaprimeraetapadel ensayo, lavelocidaddepropagacin de la grieta es ligeramente mayor que2, i.e.,dadN K2y el mododefracturacontinasiendotransgranular. Sinemgargo, transcurridosaproxi-madamente 4500ciclos de carga, lavelocidadde propagacinse incrementabruscamentehastavaloresdeK10yel mododefracturaseconvierteenintergranular.Si enestemomento, yconindependenciadelafrecuenciautilizadaenelensayo,seeliminanlostiemposdeespera,seproduceunainmediatareduccinen la velocidad de propagacin y el modo de fractura vuelve a ser transgranular.As, paraunvalorconstantedeK, puedenapreciarsetresregionescondiferentes relacionesentrelavelocidaddepropagacindelagrieta,dadN, yladuracindecadaciclodecarga,1f. Enlaregini, correspondienteaunafre-cuencia superior a un valor crtico f0,dadNes aproximadamente independiente dela frecuencia y el tamao de la grieta depende nicamente del nmero de ciclos.Enlareginii,elcrecimientodelagrietaconstadeunapartedependientedelnmero deciclos ydeotra dependientedeltiempo.Porltimo,en lareginiii,4.Comportamientoenservicio 73elcrecimientodelagrietaenfuncindeltiempo,dadt,esconstanteyeltamaodelagrietadependenicamentedeltiempo,yladependenciadelavelocidaddepropagacin conrespectoalafrecuenciaestdadaporlaecuacin:dadN=1fdadt.Inuenciadelascondicionesmicroestructurales Lgicamente, latransicinaunavelocidadelevadadecrecimientodelagrietadebesersensiblealascon-dicionesmicroestructuralesdelmaterialyasusefectosenlacavitacin.Entreestascondiciones,lamsestudiadahabitualmenteesladeformacin en frodelmaterial.Cuandoel materialseencuentradeformadoenfroseproduceunarpidatransicinal estadodecrecimientoaceleradodelagrieta, consecuenciadeladeformacinenfropreviayquepromueveunanucleacinheterogneadelosprecipitadosdispersosenformamuyna;asseorigina unaimportantecavita-cinenlosbordesdegranoquefacilitalaposibilidaddealcanzarlacondicindeaperturadelagrietaquepermiteelavancedelamismasegnlafaseiidepropagacin.4.6. Desgaste4.6.1. IntroduccinEn este apartado se estudiar el desgasteconsiderando como tal el deterioroodaodeunasupercieslida, causadoporel desplazamientooarranquedematerialdebidoalaaccinmecnicadelcontactoconunslido,lquidoogas.Lafriccineslaresistenciaal desplazamientodedoscuerposencontactoquesonforzadosacambiardeposicinrelativa.El fenmenoestrelacionadoconlosdiferentesmecanismos dedesgastequepuedenactuar,ascomoconlalubricacin, las pelculas superciales queestnpresentes ylarugosidad quetengan las supercies. El calor generado como resultado de la interaccin super-cial puedeafectaral rendimientodeloslubricantes, cambiarlaspropiedadesdelassuperciesdecontactoeinclusolaspropiedadesdel material ens. Elcalentamiento porfriccin puedecausar graves problemas deseguridad debidosaunablandamientodeloscomponentes,undesgasteintenso,gripado einclusoignicinoexplosin.Exceptuandoel casoderozamientoseveroqueprovocael colapso, el des-gastesueleserunprocesolentoygradual porloquelosproblemasderivadosdeldesgaste dieren de losasociados con una rotura instantnea dealgn com-ponente; sudenicinnoessiempreclara.Laecaciadel equipopuedehaberdisminuidolevementeylascausasdel desgastecesarsbitamente. Portanto,el tiempodevidadenidocomotil enloscomponentesusadosmarcarnlosparmetrosdeseparacin entregastadoynogastado.74 4.6. Desgaste4.6.2. TiposdedesgasteEldesgastesepuedeclasicardeacuerdocondiferentescriterios.Elfeno-menolgicose basa en la descripcin macroscpica de las supercies desgastadas.Mediante otro mtodose analizan los mecanismosqueactan en eldesgaste; elproblema es que, en general, actan diversos mecanismos simultneos o no,yduranteuntiempodemasiadocortocomoparaestudiarlosconprecisin.Uncriteriodiferentesebasaenlaformaytamaodelaspartculasproducidas.Est denido y aceptado que existen tres tipos bsicos de desgaste: adhesivo,abrasivoyerosivo;adems,secuentalateoradedelaminacin,queincorporaelementosdeadhesinyabrasin.Desgasteadhesivo El desgasteadhesivoesel producidoporlatransferenciadematerial desdeunasuperciealaotra, enel cursodeundesplazamientorelativo. Debido a un proceso de soldadura en fase slida, una serie de partculasse desprenden de una de las supercies, unindose de forma temporal o denitivaalaotra.Sehanpropuestolassiguientesexpresionesparacuanticarelfenmeno:Vad=kSL3Hobien Vad=kSLH,donde Ves el volumen de material transferido, S es la distancia de deslizamiento,Llapresinentreplanos,Hladurezadelasuperciedaadaykunfactordeprobabilidad tabulado, que ha sido estudiado para un gran nmero de materialespuestos en contacto a diferentes velocidades de desplazamiento relativo, presindecontactoygeometra.Desgasteabrasivo El desgasteabrasivoesel desplazamientodematerial deunasupercie slidadebidoal deslizamientode partculas duras oprotube-ranciassobredichasupercie;sesueledividirenabrazinporroceyabrasinerosiva.Esteltimomecanismosereerealquerealizan partculastransporta-dasporunuidoencontactoconlasuperciedesgastada.Laabrasinsimpleoporrocepuedeserdebidaapartculasatrapadasentrelasdossuperciesopartculas jadas en una de las supercies quese desplaza bajo presin sobre laotra,comoporejemploeldesbaste.Entrminosgeneraleseldesgasteporabrasin seclasicaenabrasinporarranque,abrasin poraltapresinoabrasin porbajapresin.Enlaprimeradeellas, grandespartculasdematerial sondesgajadas, producindosesurcosycavidades. Laabrasinbajopresinelevadavaacompaadadelafracturade las partculas abrasivas; lasupercie desgastadapuede exhibir diferentesdedegradacincondeformacinplsticadefasesdctilesofracturadezonasfrgiles, generndoseunresiduotipovituramedianteunmecanismosimilaralafatiga.Paraevaluarlaimportanciadel desgasteporabrasinsesueleutilizarla4.Comportamientoenservicio 75expresin:Vab=dQdl,quedenelavelocidaddevolumendesplazadoporunidaddelongitud,siendoQel volumenarrancadoyl ladistanciaalaquesedesplaza. DadoqueQesfuncindelaprofundidaddeabrasin delaspartculas,sepuedeproponerqueVabWH ,dondeWeslafuerzadecontactoyHladurezadelasupercie,conloqueVabsepuedeexpresar tambinenlaforma:Vab= K1K2K3H,donde K1 es la probabilidad de formacin de residuos, K2 es la proporcin mediadevolumendesplazadocuandoseformanlosresiduosyK3esunaconstanteque depende de la formade las partculas oprotuberancias abrasivas; esla tensinentre supercies yHes ladurezade lasupercie atacada. Paramaterialesdctiles, K2oscilaentre0y1, peroparamaterialesfrgilespuedealcanzarvaloresmselevados.Desgasteerosivo Eldesgasteerosivooerosinconsisteenlaprdidadema-terial deunasupercieslidadebidaal desplazamientorelativoconunuidoquecontienepartculas slidas. El trminoerosinabrasivaseutilizamuyamenudo para describir la erosin en la que las partculas slidas se mueven muyprximasyparalelasalasupercie; el trminochoqueoerosinporimpactoseempleaenloscasosenlosqueeluidoincidecasiperpendicularmente.Losefectos nocivos de la erosin se han convertido en un tema de gran importancia,especialmenteenlaszonasdeataquedealas,turbinas,etc.La erosin se produce como resultado de un elevado nmero de mecanismosquedependendeltamao, forma, velocidad yngulo deimpactodelas super-cies,ascomodelacomposicinymicroestructuradelasupercieerosionada.Laerosindelosmaterialessehaatribuidoadiferentesmecanismos,entrelosqueseincluyen corte, incisin,extrusin, fragmentacin, fractura elstica, elas-toplsticayfusin. Paraexplicarlaycuanticarlasehanpropuestosdiversosmodelos, ningunodeloscualesescompletamentesatisfactorio. Entodocaso,cualquiera que sea elmodelo elegido, debeconsiderar de forma separada la ero-sin de materiales dctiles y la de materiales frgiles; el problema es que no hayunaseparacinntidaentreambos, einclusosesolapancomosucedeenloscompositesoenloscermets,loqueobligaaemplearexpresionesdeltipo:v = A

cos2sin n +B

sin2,donde ves la velocidad de erosin, A

es una constante igual a cero en los mate-riales absolutamente frgiles yB

unaconstante tambin nula en los materialesabsolutamentedctiles;nesiguala2,siendoelngulodeimpacto.4.6.3. DelaminacinLateoradeladelaminacin permitedescribir el desgastedesuperciesendeslizamientorelativobasndoseenladelaminacinsupercial. Lateora76 4.6. Desgasteest ntimamente relacionada con el comportamiento frente a la friccin, la pr-didadematerial ylaformadelaslminasperdidas. Inicialmente, el contatoentredosmaterialesocurreenlaszonasdeasperezas, zonasquesedeformanofracturanfcilmente, evolucionandohaciaunasuperciemsregular.Comoresultado de este pulido relativo se generan tensiones superciales y deformacio-nes que inducen grietas internas que se nuclean bajo la supercie, propagndoseparalelamentealamisma,aorandoeventualmenteyproduciendorestos.Captulo5Estudiodedefectosenmaterialesmetlicos5.1. IntroduccinElestudiodeestecaptulosecentrar, fundamentalmente,en losmatrialesmetlicosy, deformaespecial, enlosaceros. Losdefectossepuedenclasicareninternosyensuperciales; adems,sedebensepararaquellosinherentesallingotei.e., losqueseoriginandurantelasolidicacindel acerolquidodelos queseproducen durante latransformacin entendiendoportalelcon-juntodeoperaciones posteriores a la solidicacin, tales como el enfriamiento ycalentamientoquetienenlugarduranteelconformadodelmaterial.Losdefectosoriginadosdurantelatransformacinpuedenevitarsecasi ensutotalidadsi sehacenloscontrolesapropiadosdurantelarealizacindelosdistintos procesos que se desarrollan durante la transformacin del material. Sinembargo,losinherentesallingotesonmsdifcilesdeevitar,especialmentelosinternos, yaqueseproducenporlasegregacin, precipitacinydesoxidacindelacerolquidoduranteelprocesodesolidicacin.Entre los defectos ms destacados en los matriales metlicos se pueden citarlassegregaciones, lasinclusionesylasgrietas.5.2. LasimpurezasenlosmaterialesmetlicosSe puede decir que las aleaciones metlicas contienen, generalmente, impure-zas en cantidades signicativas como para inuir en sus propiedades, pudindoseencontrar en solucin slida o como partculas independientes que se denominaninclusiones.Las incluiones delaaleaciones frreas sedividen,deforma muy general, entresgrupos:xidos,sulfurosysilicatos.Suformadependedelaaccindedosfuerzasopuestas:lasfuerzasquetiendenapreservarlaformacristalinadelas78 5.2.Lasimpurezasenlosmaterialesmetlicosinclusiones yla tensin supercial que redondea los ngulos ytiende a producirformasconsuperciemnima.Ladistribucindelasinclusionestieneunagraninuenciaenlaspropie-dades mecnicas delas aleaciones, siendo especialmente perjudiciales cuando seencuentran en losbordesdegrano, ya quepuedenincidirconsiderablemente enlafragilizacin delmaterial.Entrelasimpurezasqueconmsfrecuenciaaparecenenlosacerosyqueinuyenensucalidaddestacanlasquecontienenfsforoyazufre, comoele-mentosqueseencuentra enelacero, ymagnaneso ysiliciocomo elementosqueseaadenpararealizarelprocesodeano.Lasdosprimerassonmuypeligro-sasyaquegeneranfragilidady,portanto,puedncusarfallosirremediablesdelmaterial.El fsforoformasolucinslidaenelhierropresentandograntendenciaasegregarse; dadoquesuvolumenatmicoesgrande,sehacemuyproblemticasu difusin, lo que diculta su homogeneizacin. Al no combinar con el carbono,todas aquellas zonas enlas que el fsforose encuentrasegregadosonzonasenlas queel carbononoestpresentey, al sertransformadomedianteforjaolaminacin, se formanbandas ferrticas ms fsforoymenos carbonoobandasperlticas mscarbonoymenosfsforo, estructurassumamenteperjudicialesydanlugaraunamermaenlacalidaddelacero.El azufreestambinpeligroso,yaqueaunquenosedisuelveenel hierro,forma con l y con el manganeso complejos que con exceso de hierro constituyenun eutctico que funde alrededor de los 980C. Debido a su bajo punto de fusin,stepuededarlugar aqueenelcalentamiento en tratamientos atemperatursuperior a la de fusin del eutctico se produzca la rotura del material, debidaa lafalta decohesin delos granos deaustenitacomo consecuencia dela fusindel eutcticoque se encuentraenlos bordes de granode laaustenita. Paraevitarlaformacindeleutctico,laproporcindemanganesoenelacerodebesersucientecomoparatransformartodoel azufreensulfurodemanganeso,aproximadamente 2,5vecesladelazufre.Otras inclusiones comunes enlos acerosal carbonosondelos siguientestipos: sulfutos, alminas, silicatosyxidosglobulares. Impurezascomunesendiferentes metales son: hierroysilicioenel aluminio; silicioenel magnesio;sulfuro de nquel en el nquel, que lo fragiliza; hierro, cobre y pequeas cantidadesdebismutoenlaplata; bismutoqueproducefragilidadenoro;sulfutodebismuto, antimonio y cadmio en los latones y azufre y antimonio en los bronces.5.2.1. EfectodelasimpurezasEntrminos generales, sepuededecir queelefecto nocivo delas impurezasdepende, engranmedida, decmosepresenten, desupuntodefusinydesunaturaleza.Lasmenosdeseablessonaquellasquesepresentanenformadepelculascontinuasodelargas hileras,yaqueproducendiscontinuidades enlasqueel material basesesustituyeporotromaterial extraoy, habitualmente,frgil, loqueintroduceunaciertafragilidad, conlaconsiguientemermadela5.Defectosenmaterialesmetlicos 79ductilidad y de la resistencia del material. Las inclusiones aisladas no suelen, engeneral,producirefectosnocivos.Enlasaleacionestrabajadasenfro, lasinclusionesaparecenalineadasenformams omenos continua; laconcentracindestas alolargodeciertaslneaspuedellevaralaformacindecavidadesyaoriginargrietas.Lasinclu-sionesenlasaleacionessedebenconsiderarcomoentallasinternasenlasqueconcentranlastensiones,pudiendoconduciralaprematurafracturadelmate-rial; noobstante, existencasosenlosquelasinclusionesnometlicasejercenunefectobenecioso,comoporejemplofacilitarelmecanizado.5.2.2. EliminacindelasimpurezasEl mtodotradicional deeliminacindeimpurezasqueseencuentranenlasaleacionesenestadolquidoeseldelaseparacin;stadepender,engranparte, desupesoespeccoysutamao. El tamaoseverafectadopor lacapacidad que tengan de coalescer; la coalescencia de las inclusiones depende desu punto de fusin, siendo las que tienen menor punto de fusin las que coalescenconmsfacilidadyademsasciendenalasupercie.Conlaadicindesilicio,empleadocomodesoxidante, sereduceel puntodefusiny, enconsecuencia,sepuedesepararunamayorcantidaddeimpurezas. Entodocaso, ycomoesobvio,elmejormtododeeliminacindeimpurezasesnocrearlas.5.3. Clasicacinydescripcindelosdefectos5.3.1. DefectossupercialesenlingotesSangrado El sangradose corresponde con la formacin de costras con aspectode doblepiel enzonas prximas alas aristas del producto. Tiene lugar casisiempreenconexinconlas grietaslongitudinales, dentrodel molde, cuandoseproduceunaroturaenlacortezadel producto;puededarlugarafugasdelacerolquido, quesesolidicarrpidamentecomoconsecuenciadelaintensarefrigeracin quesealcanzaenesazona.Elagarre delosmoldes,laincorrectacentralizacin delchorrodeacero,laaltatemperaturadecolada. . . sonalgunasdelascausasqueprovocanlafugadeacerolquido.Doble piel Ladoble piel es unacapade metal superpuestoalasuperciedel lingote, querecubreunazonasupercial msomenosgrande, existiendooxidacinenlauninde las dos capas que formanladoble piel; se originaal rebosarel acerolquidosobreunacapadeaceroyasolidicadayquesehaseparado de ls paredes de la lingotera. Este tipo de defecto se detecta visualmenteydebesersaneadoporesmerilado.80 5.3.ClasicacinydescripcindelosdefectosAletas Lasaletas sonlminasdeaceroquesobresalendellingote,dispuestasperpendicularmentealasupercie, ensentidolongitudinal, ysituadas enlascaras o aristas, que se producen por la entrada del acero lquido en una grieta delalingotera, aunquetambin sepuedenproducirporelestallidodelalingoteradurantelacolada,normalmenteporchoquestrmicosbruscos.Lasaletasdicultanel desmoldeodel lingote, porloquedebeneliminar-seantesdelatransformacindel lingoteparaquenoseproduzcanreplieguesenel productoresultante. Lasaletaspuedencortarsemediantesopleteoporescarpado.Estalladuras Lasestalladuras sonlasroturasproducidasenlasuperciedellingotecomoresultadodelastensionesdeorigen trmicooestructural,presen-tando forma de grieta lingitudinal poco abierta y bastante profunda. Se generancuandoellingoteseenfrasinprecaucionesduranteel desmoldeoyconposte-rioridadal mismo. Los aceros conaltocontenidoencarbonoomuyaleadossonmspropensosaestetipodedefecto. Setratadeundefetograve,yaquenormalmentelaestalladurapenetrabastanteenellingoteyhaceimposiblesusaneamiento.5.3.2. DefectosinternosenlingotesRechupes El rechupeesunacavidadqueseformaenel lingotecomoconse-cuenciadelacontraccinqueexperimentael acerodurantesusolidicacinyenfriamiento.Cuandoelacerolquidosecuela,lasparedesdelmoldeabsorbenel calorrpidamenteyseformainmediatamenteunacostranademetal s-lido. Estacostravacreciendohaciael interiorporel depsitodemetal slidosobreella. Cuandoel metal lquidodel centroempiezaasolidicartiradelacostrahaciael interior, perocomostaseencuentrayargidanosedeforma,producindoselaroturaatravsdelaltimapartesolidicadaycreandounacavidad en la regin central del lingote. Esta cavidad se llama rechupeo cavidaddecontraccin,siendosuvolumenigualaladiferenciaentrelosvolmenesdelmetalenlosestadosslidoylquido.Los rechupes se presentan, normalmente, en la parte superior y central laltimaensolidicarypreferentementeenlamazarota, aunquesuformaylocalizacinpuedendependerfundamentalmentedelgradodedesoxidacindelacero. A los rechupes se les considera defectos cuando salen fuera de la mazarotay afectan al lingote, sobre todo cuando son abiertos, pues admiten en su interiorairequeoxidar susparedes,nopudiendosoldarsedurantelalaminacin.Losrechupespuedenalcanzarprofundidadesequivalentesalamitaddelaalturadel lingote, conlaconsiguienteprdidadematerial al sanearlapartedondeseencuentra. Si laproporcindemagnesioysilicioenlacoladadeunaceronoestbienajustada,ellingotepresentarrechupes.Laleyde Brinellpredicelaaparicinderechupesenloslingotesdeacero,segnlafrmulaT=Mn+5,2 Si +90 Al. Cuando el valor de Tes mayor de 1,66 se forman rechupes,pero aunque con valores inferiores no aparezcan los rechupes, s se pueden formarsopladuras.5.Defectosenmaterialesmetlicos 81Sehandesarrolladodiferentesmtodosconelndeeliminarelrechupeo,cuandomenos,disminuirsutamaoenloslingotes.Unodelosmtodosutilizalingoterasconmazarotacalienteconel ndequelacavidadquedelocalizadaenlamazarotaynoafecteal cuerpodel lingote, basndoseenmantenerunareservademetallquidoenlapartesuperiordellingoteconelndeprolongarsutiempodesolidicacin, demodoquecuandoseformeunacavidadenellingote solidicado, el metal lquido la rellene. Con este n se aumenta la seccindel moldecnicoconel extremodemayorseccinhaciaarriba. Lamazarotacaliente es unapiezaindependiente que se ajustaal molde, presentandounrevestimientointeriorrefractarioparaminimizarlaprdidasdecalor; deestaformasemantieneunacolumnademetallquidoentreelmoldeylamazarotaqueaumentalapresinhidrostticadentrodel molde. Porel revestimientodelamazarotael lingotesacaunacabezaquesecortadespus,desperdicindosemenorcantidaddematerial.Tambinexistenmtodosdeeliminacinderechupesbasadosenlacom-presindelacerolquido.Setratadecolarelaceroenunalingoteraverticalyaplicar, porlapartesuperior, unpistnhidrulico; unavertientedeestem-todoesqueunpistnempujeaunlingotecnicocontraunmoldecnicoqueejerceunapresinlateralsobreellquido.Unmtodomssencilloconsisteenagitar constantemente el metallquido, consiguindose as buenos resultados enlaprevencin delaformacin derechupes.Segregaciones Las segregaciones sonproductodel procesode solidicacinysedebenalafaltadeuniformidadenladistribucindelosaleantes, exis-tiendoregionesmuydiferenciadasenelcontenidodelosdistintoselementosdealeacin, consecuencia de las especcas condiciones de solidicacin de las alea-ciones. Mientrasqueamasapermaneceenestadolquido, loscomponentessedistribuyenuniformementeenlasolucin,producindosecambioscontinuosenla composicin qumica de las fases slida y lquida al solidicar. Los fenmenosde difusin tienden a igualar las diferencias de composicin en la fase slida, peronosontanrpidoscomolasolidicacindiferencialy,enconsecuencia,conser-vangradientesdecomposicinenlasolucinslidaformadaencadamomentoyalnaldelamisma.Lassegregaciones dependendediferentesvariables,destacandolasdiferen-tes anidades qumicas queexistenentrelos elementos aleantes; los cambiosdesolubilidadqueafectanalaseparacindeunafaseslida;losgradientesdetemperaturaypresin atravsdelamasaensolidicacin;losdesprendiientosdaseosos;losefectosdedifusindebidosadiferenciasenlaconcentracinylosdebidosalagrvedad. Entrelostiposmsdestacadosestn: lassegregacionesmicroscpicas, las segregaciones macroscpicas, las segregaciones en vqueaparecenenel centrodel lingoteconel aspectodeunav, sonmsfrecuentesenelterciodelacabezadellingoteysueleniracompaadas deporosidades;lassegregacionesenaqueformanunzonaanularamedioradiodellingoteyestninclinadasenformadeaqueseabrehaciaelpieyseestrechahacialamazarota, presentndose enlingotesdedimetrosuperior alos400 milmetros.Los elementos que con ms frecuencia se segregan en los aceros son: azufre,carbono, arsnico, fsforoyestao, mientrasqueotroscromo, molibdenoy82 5.3.Clasicacinydescripcindelosdefectosnquellohacenenmenorcuanta.Pararevelarlassegregacionesenlasaleacionesseempleanel mtododemacroataqueyel delaimpresindeazufre, aportandoambosmtodosinfor-macin suciente para conocer la distribucin de los elementos quese segregan.El macroataque sepuederealizarempleandoreactivosqueseaplicansiempresobresuperciesuniformes, limpiasyavecespulidas. Pararealizarel mtododeimpresindeazufreserequiereel usodepapel fotogrcoalbromuro,queuna vez humedecido en cido sulfrico se coloca sobre la muestra a estudiar, a laque previamente se le ha efectuado el desbaste necesario, presionando sobre elladurante algunos minutos. La reaccin entre los sulfuros presentes en el metal y elcido desprende cido sulfrico, queasu vezreacciona con elbromuro deplatadelpapel,produciendosulfurodeplataquecolorea laspartesafectadasdelpa-pe,revelandoelensayo tantoladistribucindesulfuroscomosuconcentracinrelativaenlazonaestudiada.Sisequiereconocerlaconcentracindeloselementossegregados, elmejormtodoaempleareselanlisisqumico,aunqueelanlisisporsondatambinproporcionabuenosresultados.Lasmicrosegregacionestienensuorigenenlasdiferencias decomposicinqumicaqueseproducendurantelasolidicacinentrelosncleosdeloscristalesqueseencuentranenperododecrecimientoylafaselquida,yslosemodicanparcialmentepordifusinposteriordeloselementossolutosdentrodelmetalslido.Entre los factores de formacin ms destacados pueden citarse los siguientes: Pendientesdelaslneas lquidusyslidusydistanciasentrelasmismasenlosdiagramasdeequilibrio. Lasaleacionescuyaslneasestnmuyse-paradaspresentanunagranvariedaddeconcentracionesquesondifcilesdehomogeneizar. Subenfriamiento.Para reducir las segregaciones deben efectuarse las cola-dasatemperaturaslomsbajasposible. Tiempo de solidicacin. Amayor tiempo de solidicacinse producemayornmerodesegregaciones, yaquelos desplazamientosdel lquidosonmayores. Desprendimientodegases.Cuantomayorseaste,menorserlaproduc-cin de segregaciones debido a la agitacin que produce el desprendimien-to. Solidicacinrpida. Losfactoresqueconducenaunarpidasolidica-cin,comosonbajatemperaturadecolada,moldesfrosydegran masa,lingotesestrechos,etc.,reducenlacantidaddesegregaciones. Presenciadegrandescantidadesdeelementossegregables.Seproduceunaumentoconsiderabledelassegregaciones, especialmentesisonfsforoyazufre.Laspropiedadesdeseablesenlasaleacionescomercialesslopuedenalcan-zarse mediante una distribucin uniforme de todos sus constituyentes; esta con-dicin no la cumplen las aleaciones en las que se encuentran presentes algunos de5.Defectosenmaterialesmetlicos 83los distintos tipos de segregaciones, como consecuencia de los gradientes de con-centracinquealgunoselementosdealeacinpresentanenlasdistintaspartesdelaspiezasfabricadas.Las macrosegregacionestienen gran importancia porque pueden ser la causade importantes desviaciones de las caractersticas mecnicas, como consecuenciadelasdiferenciasdecomposicinqumicaentrelosextremosdelamazarotayelpiedeloslingotes.Para prevenir suaparicin sedebecolar alatemperaturamsbajaposibleyenlingoteraspequeas.Sopladuras Las sopladurasson cavidades redondeadas de paredes nas y tama-ovariable quese producen por laaccin delos gases que quedaron ocluidos alsolidicarelacero, pudindoseconsiderar comomacroporosidades. Selocalizanenelinteriordellingotey,cuandosepresentancercadelasupercie,adoptanformasalargadas endireccinperpendicularalasparedesdelalingotera.Enestadofundido, el acerolquidopuededisolverdistintosvolmenesdegases,talescomomonxidodecarbono,anhdridocarbnico,hidrgeno,nitr-genoyoxgeno. Al descenderlatemperaturahastaalcanzarlasolidicacin,tienelugar unrpidodescensodelasolubilidad, desprendiendolos gasesdelacerolquido, aunquecuandoel aceroestcasisolidicado,notodoslosgaseshanpodidoescapar, por loquealgunos quedanretenidosencavidadesdelamasaanplsticadellingote,loquedalugaralaformacin desopladuras.Cuandolassopladurasseencuentranenelinteriordeloslingotes,sueldangeneralmentedurantelatransformacinencaliente;cuandoaparecenenlasu-percie o en sus proximidades, sus paredes estn expuestas a la accin oxidantedel aire y, una vez oxidadas, no pueden soldarse al laminar o forjar, dando lugaradefectossupercialesenlosproductosacabados.El origendelassopladuraspuedeexplicarseapartirde: unainsucientedesgasicacindel acero, excesivageneracinyabsocindegasesdurantesuelaboracin; preparacininadecuadadelas lingoteras; fallos enel secadodelmaterialrefractario depiquera,cucharaobebederos.Algunasdelasrecomendacionesmsimportantesparaevitarlasson:deso-xidarelmetalyrecarburarlo alavez;mantenerelacero en lacuchara eltiempnecesarioparaqueseproduzcaelescapedelosgases;enfriarrpidamentepa-raqueseformeunacostraslidaenlasuperciedel lingote; nousarmoldesoxidados;colarenarenaseca.5.3.3. DefectossupercialesentransformadosinherentesallingoteHojas Lashojasson lminasoescamas delgadas queseencuentran adheridasa la supercie de los productos laminados o forjados de una forma imperfecta; sedebenalosdefectosqueseencontraban enlasuperciedellingote,talescomodoblepie,rebabas o aletas. Tambin aparecen cuando lapielde extensas sopla-duras subcutnea que se han oxidado parcialmente durante el calentamiento del84 5.3.Clasicacinydescripcindelosdefectoslingote,quedandoadheridaalasuperciedel productolaminadoperosinsol-dar. Este defecto debe ser eliminado mediante esmerilado, tanto en los desbastescomoenlosproductosacabados.Costuras Lascosturas aparecenenlosaceroscomonumerosasgrietassuper-ciales,demayoromenorlongitud,muynasynormalmentepocoprofundas,estando orientadas en el sentido de laminacin y no siempre alineadas. Se ponende maniesto mediante decapados o ligeros esmerilados, ya que son muynas ynoseobservanbien.5.3.4. Defectosinternosentransformadosinherentesal lin-goteInclusionesnometlicas Lasinclusionesnometlicas sonpartculasdexi-dos, sulfutos, silicatos, aluminatos yescorias quese encuentrandispersas encantidadesyposicionesvariablesenlosproductosterminados.Al existirsiem-preen los aceros, seconsiderarn defectosen funcin desu tamao ydensidad,pudiendoser endgenas oexgenas; las primeras aparecendurantelaelabo-racinysolidicacindel aceroylassegundasprocedendelacontaminacinexterioryaccidental.Las inclusionesendngenasse forman al precipitar los xidos y los sulfurosen el acero lquido, por la reaccin del oxgeno del acero con el silicio o aluminio ydelazufre con el manganeso. Las exgenasson producto dela erosin mecnicaoqumicaque experimentanlos refractarios encontatoconel acerolquidodurantelacolada.Las principales causas que provocanlaformacinde inclusiones nome-tlicasson: lastcnicasincorrectasdedesoxidacin, unprocesoincorrectodetemperaturas; un contenido excesivo de azufre en el acero; el uso de refractariosinapropiados; unatemperaturadecoladaincorrecta;unavelocidad inadecuadadecolada.Duranteelprocesodelaminacinoforja,lasinclusionesseorientanenladireccindelabra,alargndoselasmsplsticasyformandocadenasorosarioslasmsduras. Lasinclusionesnometlicasafectanalaspropiedadesmecnicas;laspequeaslohacensobrelaresistenciaalafatiga.Copos Loscopos songrietasosurasmuynasqueseobservanenlassec-cionestransversales, queaparecenenlassuperciesfracturadascomomanchasbrillantesmsomenos redondas, dedimetrovariable, noapareciendoenlasuperciesinoenlaparteinteriordepiezasforjadasoperleslaminados.Lapresenciade copos enel acerose debe asucontenidoenhidrgenoyalas tensiones residuales, yaque al disminuir la solubilidddel hidrgenoenel aceroslidoduranteel enfriamiento, seproducesusalidadelasolucinsobresaturadadandolugar asuprecipitacin, formandopequeos huecos enlos que el hidrgenoatmicose hace molecular. Enestas microcavidades elhidrgeno alcanza considerables presiones que son capaces de provocar fracturas5.Defectosenmaterialesmetlicos 85frgiles, cuando el acero se enfra lo suciente para disminuir considerablementesuplasticidad.Losacerosmssusceptiblesdeformarcopossonlosdecontenidoencar-bonomediooelevado,ydemodoespecialaquellosenlosquesusaleantesson:nquel,manganeso, molibdeno,cromoyvolframio.Elprocedimientomsecazparaevitarlaformacin decoposeseltratamiento dedesgasicacin delaceromediantevaco.Si se emplean piezas que contegan copos y se las somete a esfuerzos cercanosal lmite de fatiga, se prouce el crecimiento de las suras y su propagacin hacialasupercie,ocasionandodeestemodosurotura.5.3.5. DefectossupercialesentransformadosgeneradosenlatransformacinEsta clase de defectos superciales se produce, bien por tratar trmicamentea los materiales de formaincorrectadandolugar a sobrecalentamientos oquemados, bienportratarlosmecnicamentemediantelaminadosquenoserealizanenlascondicionesmsadecuadas,formndosegrietasopliegues.Sobrecalentamiento y quemado Las principales causas del sobrecalentamientoyel quemadosonlastemperaturasinadecuadasolasformasinapropiadasdecalentamientos oenfriamientos. El sobrecalentamiento secorrespondeconunaumentoexageradodel tamaodel grano, quedalugaraunadegradacindelaspropiedadesmecnicas, producindoseporhabersometidoal aceroaunatemperaturadecalentamientomuyelevadaoporunprolongado calentamientoatemperaturaaltaenunaatmsferaoxidante.Alproducirse elsobrecalentamiento, laspropiedades quepresentan losme-tales nosedebensloal aumentodel tamaode los cristales, sinotambinalavariacinqueexperimentanlosbordesdegranocomoconsecuenciadelaprecipitacindeimpurezasqueenellosseproducen. Hayquetenerencuentaque, mientras la temperatura se mantiene por debajo de la lnea de slido, no sedebeproducirfusinparcial,perocomoporelsobrecalentamiento tienenlugarvariaciones en la composicin qumica y un aumento en la precipitacin, resultaquesepuedeproducirlafusinincipienteatemperaturainferioraladeducidadeldiagramadefases,comoconsecuenciadeldescensodelalneadeslidode-bidoalammayorpresenciadeimpurezas.Sielmetalsecalientahastalalneadeslido,lafusinincipientelodaaconcarcterpermanente;enestecasoelmaterialseconsideraquemado.Atemperaturasmuyprximasaladesolidicacinseproduceunapene-tracindeoxgenoalolargodelosbordesdegrano,formndoseunapelculadexidoenlosmismos,loqueexplicalapersistenciadel efectonocivodel so-brecalentamiento,auncuandonosehayaalcanzadoelpuntodefusin.El efectosupercial del sobrecalentamientodependedel tiempodeexpo-sicin, siendo el perjuicio producido especialmente apreciable enaceros con86 5.3.Clasicacinydescripcindelosdefectoscontenidosencarbonomediosyaltos. Sepuededestacarqueel aumentodelcontenido en carbono favorece el sobrecalentamiento; asimismo, otros elementostales como nquel, cobalto o molibdeno tambin lo favorecen y hacen ms difcilsugeneracin.Comoresumendel efectoperniciosoqueel sobrecalentamientoproducesepuededecirqueenl seencuentrancombinadastodaslasdesventajasdeunaestructuradegranogrueso: bajaresistenciaal choqueyalafatiga, reducidaresistencia mecnica y escasa ductilidad, acompaado de un aumento de la ten-denciaalaformacindegrietasbajocualquiercondicindesfavorable.El mtodo ms ecaz para llevar al acero sobrecalentado a su estado normales el de recocido total o el normalizado a temperaturas de hasta 1150C. Cuandoeldefectoestmuyacentuado,enlamayorpartedeloscasosesmejoraplicarunanuevadeformacinplsticaencalientealacero.Elquemado,queesungrado msacusado desobrecalentamiento, sedenecomoelcalentamiento delmetalaunatemperaturatanprxima asu puntodefusinqueseproduceundaopermanenteporpenetracinintercristalinadegasesoxidantesoporfusinincipiente. Aparecenpelculasdexidoyoqueda-desenlosbordesdegrano, conservndoselasoquedadesoxidadasdespusdeforjarel material; sinembargo, sepuedencerrardespus detratarlotrmicaomecnicamente,peroel elementonocivoquesuponelaoxidacininteriornodesaparece, aunquelasuperciepuedeaparecercomonormal. Porello, suelesernecesarioseccionarlapiezaforjadaparaconocersi existealgngradodequemadoenella.Lapresenciadenquel, cobaltoymolibdenohacenalacerosusceptibledequemado, mientras quelaadicin decobre, silicio,aluminio, cromo yvolframioreducenel riesgodequemado. El aceroquemadoseencuentraenunestadopermanentementedaado,loqueimplicaunatotalfaltadecapacidad derecu-perarse, vindose sus caractersticas mecnicas totalmente alteradas, no pudin-dose regenerar ni mediant tratamientos trmicos nipor deformacin plstica encaliente.Grietasdeforjaolaminacin Lasgrietasdeforjaolaminacinsongrietastransversalesdepequeotamaoqueaparecenenel transcursodelaforjaolalaminacin, cuandolatemperaturadel procesoesincorrecta,especialmentesi seefectaunadeformacinplsticapor debajodelatemperaturamnimarequeridaparacadaclase de acero. Si las grietas no sonmuyprofundas seeliminanpordesbastadoodescortezado enelmecanizadoposterioralaforja.Pliegues Los plieguesse presentan en los productos laminares como nas grie-tas longitudinales yenlos forjados comodiscontinuidades transversales conformascurvadasylongitudespequeas.Siemprecontienenxidoenelinteriordelasuperciequealplegarsequedatrapada.El material, cuando rebisa, produce rebordes o resaltes en una pasada, con-viertindoseenplieguesenlasiguiente.Enfuncindesuprofundidad,losplie-5.Defectosenmaterialesmetlicos 87guespuedensereliminadospormecanizadooamolado, siempreteniendopre-senteslosnivelesdetolerancia.Coladepez Sedenominacoladepez porlasimilituddesuapariencia conlaforma de la cola de un pez, de modo que hay productos laminados que presentanun cierto desgarro en la zona central de sus extremos, abrindose en dos mitades.Losacerosmssensibles apresentarestetipodedefectossonlosacerosconelevadocontenidoenazufreoaquellosdegranogrueso, yaqueel tamaodegranotieneunaciertainuenciaenlaformacin deestedefecto.5.3.6. Defectos internos en transformados generados durantelatransformacinRoturaodesgarrocentral Eldesgarrocentral producelarotura delmaterialalolargodelperl laminadooforjado,comoconsecuenciadelaformacindecavidades axiales, detamaoyformas variables, queseencuentransituadassobreel ejeoensus proximidades. Laprincipal causatienelugarduranteelproceso de trabajado en caliente que experimenta el material, ya que las tensio-nesderivadas dela deformacin son considerables en elsentido longitudinaldelproductolaminadooforjado.Enlosproductoslaminadostienelugarestedefectocuandoeltrenesina-propiado al perl y en los forjados cuando la potencia de la prensa es insucienteparalaseccindel material atransformar.Enamboscasostienegranimpor-tancia la diferencia de temperatura que existe entre el interior y la supercie delaspiezastratadasdurantelatransformacin encaliente.Debidoalainuenciaqueejercenenlaformacindeestetipodedefectotantolaporosidadcentral del lingotecomolosaltoscontenidosenazufredelacero, esnecesariopartirdelingotessanosybiendiseadosparaevitarestosproblemas, ya que, de lo contrario, una pequea deciencia durante la forja o ellaminadoocasionar laroturainternadelapieza.5.4. FragilidadinducidaporlosdefectosLafragilidadsedenegeneralmentecomoelcomportamientodeunmetalen el que una ligera deformacin o el cambio brusco de temperatura produce suroturasinapenasdeformacin previa.Estacondicinestasociada conlabajaresistenciaalchoquey,generalmente,conlabajaductilidad.5.4.1. ModosdefragilidadDelosdistintosmodosdefragilidad quesepresentan enlasaleaciones me-tlicassepuedendestacarlossiguientes:88 5.4.Fragilidadinducidaporlosdefectos Fragilidad inherente de los microconstituyentes. Entre stos se encuen-trancomomsimplicadosloscarburos,lamartensitaenlosacerosyloscompuestos intermetlicos en la aleaciones no frreas. As, el grado de fra-gilidad delacero vara sustancialmenteen funcindelaforma estructuraldelos carburos. Cuandosepresentanenformadeplacas olamentos,lafragilidadinducidaesmxima,mientrasquesilaformaesglobularlafragilidadtiendeadesaparecer. Fragilidadasociadacontamaodegranogrande. El granograndetieneunaimportanteinuenciasobrelaspropiedades mecnicasdelosmetalesy, aunque el efecto no siempre se aprecia en el ensayo de traccin, no ocurrelomismoenel deresiliencia, enel quesedescubreconabsolutanitidezel efectoperniciosodel granogrueso: unareduccindesuresistenciaalchoque. Fragilidadinducidaporelendurecimientoproducidopordeformacin,queaparececuandoeltrabajoenfrorecibidoesdemasiadoelevado. Fragilidad debidaal envejecimiento. El envejecimiento es el cambioes-pontneodepropiedades queseproducen enaleaciones metlicas,atem-peraturaambienteomoderadamenteelevada,despusdeuntratamientotrmico o un trabajo en fro nal, realizndose los cambios con relativa lon-gitudatemperaturaambiente,peroacelerndoseamedidaqueaumentalatemperaturadeenvejecimiento. El envejecimientoeslatendenciaha-ciaelequilibriodeunacondicininestablecreadaporoperacionesnalesrealizadassobrealeacionesmetlicas. Fragilidadinducidaporgases. La presencia de gases tales como hidrgeno,oxgeno y nitrgeno en las aleaciones metlicas juegan un importante papelfragilizador en losmateriales, sobre todo sisu presencia tienelugar en losbordesdegrano. Fragilidadinducidaporradiacinneutrnica.Losaceros con presencia deborocomomicroaleanteysometidosairradiacinneutrnicapresentanun alto nivel de fragilidad como consecuencia de la reaccin neutrn-boro,quedalugaralaformacin dehelio.5.4.2. OrigendelassurasLa localizacin de la surases amplia, puesto que se pueden encontrar tantoendireccinperpendicular alasuperciedelapiezarotacomoendireccinparalela a la supercie de laminacin; pueden estar en la supercie o ser internas.Estas caractersticasestructuralesdelas grietasdebentenerseencuentaal examinarel materialfracturado,yaqueconsuestudiosepuedendescubrirtantolascausasinicialescomolosmecanismosqueconducenalarotura. Lassurasdetempleseproducenporcambiosdevolumen,consecuenciadelacontraccinoriginadaporel descensobruscodelatemperaturaydeladilatacinoriginadadurantelatransformacindelaaustenitaen5.Defectosenmaterialesmetlicos 89martensita. Comoestasdostendenciasopuestasnosecontrarrestan, seproducentensioneslocalesdegranmagnitudenel aceroendurecido. Elagrietamientoseprovocasobretodocuandoel contenidodecarbonoeselevado, puesto que este elemento aumentala sensibilidaddel aceroaloscambiosrpidosdevolumen; oporel sobrecalentamientoanterioraltemple, o por lo inadecuado de la forma de las piezas, por ejemplo aquellasque presentan entallas o ngulos vivos; o por realizar los temples en mediosenlosquelosenfriamientossedesarrollan enformamuyrpida. Las grietas derevenidoseproducennormalmentepor el calentamientorpidodelaceroendurecido Lasgrietasqueseoriginan alcalentarelacero sonconsecuenciadeintro-ducirel acerofroenel hornocaliente; lasgrietassellenandexidosypresentandescarburacin entodasulongitud. Las grietas de contraccin de las piezas moldeadas se producen por enfria-mientodemasiadorpidodelmetaldesdeelestadolquido. Las grietas quepresentanlas supercies enlas aleacioneslaminadas seproducen, confrecuencia, porlapresenciaenel acerodeinclusionesconbajopuntodefusin. Eltrabajo en frodemetalesdctilesproducelaalineacin deinclusionesdispersas. Si son duras y se encuentran en gran cantidad, se generan lneascontinuasdedebilidadqueprovocan importantestendenciasalarotura. Lasgrietasinterdendrticasdelasfundicionesdebronceseproducenporlacontraccin delmetaldurantelasolidicacin. Lassopladurasaplastadasenlaspiezasmoldeadasdecobreelectrolticoaparecenenformadegrietas, comoconsecuenciadelapresinejercidaporelcrecimientodeloscristales. Paraprevenir las grietas enlos procesos de fabricacinytratamientostrmicosesrecomendablerealizar recocidos deeliminacin detensionesyenfriamientosdelaformamslentaposible.90 5.4.FragilidadinducidaporlosdefectosCaptulo6Ensayosnodestructivos6.1. IntroduccinLosmtodos deensayonodestructivos permitenlainspeccindelapro-duccinalcompleto, mantenindoseunacalidad uniforme.Puedenaplicarse endiferentes reas, entre las que destacan: la defectologadeteccin de heteroge-neidades, discontinuidades e impurezas, evaluacin de los deterioros producidosporagentes ambientales ydeterminacin delos efectos que producen los distin-tostiposdetratamiento; lacaracterizacindelosmateriales; lametrologacontroldelasdimensiones,recubrimientos,etc..6.2. InspeccinenservicioLainspeccinenserviciotieneporobjetivoatenuary, enlamedidadeloposible, eliminar los fallos de los materiales durantesuutilizacin. Setrata,medianteactruacionespreventivasdeinspeccin, dequelosmecanismosoes-tructurasnopierdancapacidadparadesempearlatareaparalaquefueronproyectados.6.2.1. Eleccindel mtodoPara elegir el mtodode inspeccin, hay que tener presente tanto la natura-leza del material como su estado supercial. Teniendo en cuenta que el aumentodesensibilidad para cada mtodo llevaconsigo elaumento delcostedelensayo,esprecisoquepreviamentesedenaelniveldecalidadodeaceptabilidadquerequieraelproducto.6.2.2. ObtencindeunaindicacinapropiadaUnacaracterstica comnenlosmtodosdeensayos esquesiguenprocedi-mientos indirectos. Es decir, determinan la caracterstica buscada en el producto92 6.3. Radiologaindustrialatravsdecualquierotrapropiedad relacionada conella.6.2.3. InterpretacinyevaluacindelaindicacinLa interpretacinconsiste en hallar la correlacin entre la indicacin obser-vada con la propia naturaleza, i.e., con la morfologa, la situacin o el tamao delaheterogeneidad. Laevaluacintratadehallarlacorrelacin entre lashetero-geneidades detectadas con sus correspondientes caractersticas y dimensiones, yel efecto que provoque sobre las propiedades que el material requiera en servicio.6.3. RadiologaindustrialEl estudio de todo lo relacionado con las radiaciones que se utilizan en cual-quieradelasramasdelaindustriaconstituyenunconjuntodetcnicasquesedenominanradiologaindustrial.Enesteapartadoseestudialaradiologacon-vencional rayosxy,adems derepasar otras tcnicascon caractersticasespeciales.Elempleodelastcnicasradiolgicaspermitelaobservacindelosdistin-tostiposdediscontinuidadesqueseencuentranenelinteriordelosmatriales,graciasalosfenmenosdeabsorcinquetienenlugarcuandosonatravesadosporradiacioneselectromagnticas dealtafrecuencia,talescomorayosxy.Los rayosx fueron descubiertos por W.C. Rntgen al observar que cuandolosrayos catdicosincidansobreelvidrioounmetal,partadeellosunnuevotipoderadiacinconunpoder depenetracindesconocidoenlapoca; porello, se denominaronrayos x, conlas siguientes propiedades: producir luzal incidirsobreunapantallauorescente; afectaralaplacasfotogrcasigulquelaluzvisible;provocarunefectofotoelctricosobresuperciesmetllicas;hacerconductoresalosgasesporionizacindesusmolculas; serdispersadosportodoslosmaterialesynodesviarseporefectodeloscamposmagnticoyelctrico.H.Becquerel descubri el fenmeno de la radioactividad,lo que permitielempleodefuentesderadioenaplicacionesindustrialesapartirdeladcadadelosveinte. El desarrollodelatecnologanuclearpermitilafabricacinderadioistopos a precios asequibles, dando lugar a la utilizacin de gammagrafasradiografastomadasmediantefuentesisotpicascomocomplementoalasradiografasderayosx. El posteriorempleodepartculasdeelevadopoderdepentracinabasede neutrones ode protones de altaenergahaayudadoaresolver importantesproblemas.Tantolaradiacinprocedentedeuntuboderayosxcomolaradiacinproducidaporladesintegracin deunncleoradioactivo, poseen naturaleza deondaselectromagnticas.Esdecir, sepropaganalavelocidaddelaluz, nosedesvan por efecto delos campos elctricos ni magnticos y no poseen masa. Ladiferencia que existe entre la radiografa de rayosx y la de rayos se encuentra6.Ensayosnodestructivos 93enlafuenteproductora deradiacin, quepara losrayosxeselectrnica yparalos es isotpica, ya que procede de la desintegracin de ciertos ncleos atmicosdeelementosradioactivos.En radiografa, el haz que atraviesa el objeto a estudiar se proyecta sobre elmaterial sensible, dando lugar a la formacin de una imagen potencial de dichoobjeto,quenoesvisibleporelojohumano.Medianteunprocesoderevelado,estaimagenpasaaserobservable. Enella, laspartesoscurascorrespondenazonasen lasquelaintensidad deradiacin quepasaatravs delobjeto hasidomayor; la formacin de partes claras se debe a la mayor absorcin experimentadapor laradiacin. As, lasupercieproyectadaporunacavidadsuelesermsintensaqueel resto,yaqueel coecientedeabsorcinenlacavidadesmenorqueenelmaterialbase(sindefectos)radiograado.6.3.1. FuentesderadiacinEnlos rayos xlas fuente sontubos electrnicos que requierenconsumoelctricoparasuutilizacin,mientrasqueenlosrayos lafuenteesisotpica.Un tubo derayos x consta de una fuente de electrones y de un blanco sobreelquepuedenchocar,estandosujetoslafuenteyelblancoaunadiferenciadepotencial dentro de un recinto en el que se ha alcanzado un cierto nivel de vaco.La fuente de electrones es el ctodoy el blanco el nodo. El focoest constituidoporunapastillademetaldeelevadopuntodefusininsertadaenelnodo.Alchocar los electrones contra el foco y frenarse se producen los rayos x. La pastillademetales,normalmente,devolframio,queposeeunelevadonmeroatmicoygeneraunaradiacin demayorenergaypoderdepenetracin.Una fuentederayoses un istopo radioactivo que emite radiaciones elec-tromagnticas radioactivo queemiteradiaciones electromagnticas en unrangodeterminadodelongitudesdeonda,encontrndose elmaterialisotpico selladodentrodeunacpsulametlica,siendoel60Coyel192Irlosmsempleados.Laspropiedadesmsimportantesdelosradioistopos, desdeel puntodevista radiolgico, son: la actividad, el perodo de semidesintegracin, y el espec-tro caracterstico. La actividadde la fuente expresa la cantidad de radiacin quepuedeproporcionarenundeterminadoinstante;elujoradianteproducidoesproporcional al nmerodesemidesintegracionesquetenganlugar, midindoseen curiesun curie equivale a la intensidad de 3, 71010desintegraciones atmi-cas por segundo, correspondiente a un gramo de radio. La energa radioactivaporunidaddesuperciequesemideaunmetrodedistanciaesunindicadordelaactividaddelafuente,quesemideenroetgen/curie.Elperododesemi-desintegracinesel intervalo detiemponecesario para quela actividad decaigaalamitaddelainicial.Porltimo,elespectrocaractersticoeselconjuntodelaslneasqueconstituyenel espectrodelafuente; laradiacinsecomponegeneralmentedevariaslongitudesdeondadiscretas,siendoelespectroemitidofuncindelelementoradioactivo.Se observa que la imagen que se obtiene por rayos x est mejor contrastadaque laqueproducenlos rayos , siendoestadiferenciams acusadacuanto94 6.3. Radiologaindustrialmsmonocromticasealaradiacin. Detodosmodos, el equipoderayosxes muchoms caroqueel derayos, aunqueel degammagrafarequierelarenovacin peridica de la fuente, lo que supone un trabajo adicional. El equipoderayosfuncionasinnecesidaddesuministroalgunodeenerga,ademsdeser ms ligero y manejable que el de rayos x, lo que permite colocar la fuente enposicionesmscomplicadas. El equipoderayosx, porltimo, permitevariarfcilmentelaintensidadylacalidaddel hazderadiacin, loqueesimposiblederealizar confuentesradioactivas.6.3.2. SoportesradiogrcosLa pelcula radiogrca se compone de un soporte de triacetato de celulosa opolister transparente, estando provistas a ambos lados del soporte de una capade emulsin que es sensible a las radiaciones, de una capa de gelatina endureidaque protegelaemulsinyde unacapadenominadasustratoque aseguralaadherenciadelacapadeemulsinalsoporte.Laemulsinfotogrca,sensiblealaluzyalasradiacionesxy,estconstituidaporunamezcladegelatinaydecristalesdehalogenurodeplata. Laseleccindeundeterminadotipodepelculapararadiograardependenoslodel espesorydel tipodematerial,sinotambindelosrangosdeenergasqueseutilicen.Durante el revelado,un agente qumio reduce a plata metlica los granos dehaluro impresionados; el proceso de jadoelimina el haluro no revelado, dejandotransparenteseinsensibleslaszonasnoimpresionadas, dandocomoresultadoque las partes claras de la imagen se vuelvan transparentes y las oscuras quedenopacas.Despus del revelado, la radiografa es el negativo que resulta de la accin delas radiaciones al incidir sobre la emulsin, de forma que las zonas que absorbenmenorradiacin aparecen enellaennegrecidas.6.3.3. CalidaddelasradiografasParapoderrealizarunainterpretacin correctadelasradiografas esnece-sarioconocerlaprecisinconlaquesepuedenpercibir, enlosdetallesdelaimagen, las discontinuidades del objeto radiograado. Se dene la resolucindela radiograa como la dimensin ms pequea del defecto que se puede observarenella, pudiendosermejoradaempleandovoltajesmenoresqueproporcionenondas de menor energa y, por tanto, de menor poder de penetracin. Para plas-marnumricamentelacalidaddelasradiografasseutilizanlosindicadoresdecalidaddeimagen(iqi),tambinllamadospenetrmetros.Los penetrmetros son una serie de piezas con defectos articiales de tama-osvariadosquesecolocanjuntoalaradiografaduranteelproceso,demodoqueelmspequeodelosdefectosarticialesvisiblesindicaeltamaomenordelos defectos quese pueden identicar en esas condiciones. Pueden ser dedis-tintostipos: deescalerilla, deagujerosydehilos. Losdeescalerillaconsistenengradasoescalerillastalladasenunmaterialdeabsorcin,frentealosrayos6.Ensayosnodestructivos 95x, similaral del material aradiograar. Losdeagujerosonplacasplanasdeespesoresbienconocidos, enlosquesehanrealizadotaladrosconoriciosdedistintos dimetros. Finalmente, los de hilosson grupos de hilos montados sobresoportesplsticos,cuyosdimetrosvarandeformaprogresiva.6.3.4. ExposicionesytcnicasradiogrcasLas variables que intervienen en el proceso de obtencin de imgenes radio-grcas son las siguientes: el equipo emisor de radiacin, la cantidad y la calidaddelaradiacin yeltiempodeexposicin.Es importantetener encuentaquelaimagenes laproyeccincnicadelarealidadtridimensional sobreel planodelapelcula, obtenindoselamejordenicindelaimagenutilizandofuenteslomspequeasposibles, haciendoque ladistanciaentre la fuente ylapelculasealamayor posible yque ladistanciaentreelobjetoaradiograar ylapelculasealomspequeaquesepueda.Seestudiarnconciertodetallelosproblemascorrespondientesalasunio-nessoldadas, unodeloscamposenlosqueestaclasedeensayosposeemayoraplicacin. Lasunionessoldadassepuedenclasicrdemuydiferentesmodos;enfuncindesudiseogeomtrico, sehabladeunionessoldadasatopeyenngulo. A topeson aquellas uniones en las que las piezas a unir se acomodan porsus bordes, de forma que una parte queda a continuacin dela otra, hacindoseunapreparacinenngulocuandoelmaterialauniresdemasiadogrueso,conelndeasegurarse lapenetracin delcordn.Cuandolasunionesson planasylaunipnesenv,debecolocarse lapelculaenlapartedelaraz,situandolospenetrmetrosal ladodelafuenteydeacuerdoconlanormativadesuutili-zacin.Si lasunionessoncirculares,unionessoldadasrealizadasenobjetosderevolucindeconsiderablecurvatura,sedisponedediferentestcnicasconsuscorrespondientesmtodospararesolverlosproblemasqueplanteaestetipodeobjetos.Paraqueunaheterogeneisdad seadetectableradiogrcamente, esnecesa-rioquepresenteuncoecientedeabsorcindiferenteal quetieneel material,yquetengauntamaosucienteenladireccindel haz. Adems, si lashe-terogeneidadesnosonesfricas,debernsercoplanariasaladireccindelhaz,porque de lo contrario la probabilidad de deteccin ser escasa, aunque se puedeaumentardichaprobabilidad utilizandoradiografas endistintasdirecciones.Discontinuidadeseimperfeccionessupercialesdetectablesenunionessol-dadas Lasdiscontinuidadessupercialesquesetratanacontinuacinsonlasquemsseencuentranalefectuarsoldadurasmedianteaportedematerial: Excesosdepenetracin. Enlasunionesenuov,elmetalfundidodeloscordonesquecubrenlaraz,rebosaporlaaberturadesta,dandolugararebabas demetal.Aparecen en lasradiografas comobandas irregularesbastantemsclarasquelaszonasadyacentes.96 6.3. Radiologaindustrial Faltasdepenetracin.Sonzonasdelarazdelasoldaduraenlasquenosehapenetradoelmetalfundido.Lafaltadepenetracin parcialapareceenlasradiografas comounabandaestrechaeirregular dedesarrollo rec-tilneo,situada auno delos lados delejelongitudinal delcordn. Cuandola falta de penetracin es total, la banda es oscura de bordes rectos, que secorresponden con la raz; si la raz es cncava aparecen una serie de zonasoscurasenel ejedel cordny, si presentarechupes, lasdistintasbandassonestrechas,irregulares, oscurasyparalelas aleje. Faltasderelleno.Sedebenainsucienciadelmaterialaportadoparalle-nartotalmenteel espacioexistenteentrelaspiezasasoldar,formndosecanalesenlosbordesdel cordn. Semaniestancomozonasoscurasenlosbordesdelaimagendelcordn. Mordeduras.Sonconsecuenciadelafaltadematerialenelbordedelcor-dn, producindose por fusin, quemadoyprdidade material. Enlaradigrafaaparecen unaodosbandasoscuraseirregulares alosladosdelcordn. Salpicaduras. Songotasesferoidalesdemetal fundidoqueseencuentrandepositadas aleatoriamente en el cordn y sus aledaos, apareciendo en laradiografa comomanchasredondeadasdecolorclaro. Labios. Aparecenenlassoldadurasporresistenciaypresin,cuandosoninsucienteslatemperaturaylapresinenel proceso.Enlaradiografaseobservan imgnesquecorresponden aligerasfaltasdepenetracin.Discontinuidades eimpurezas internas detectablesenunionessoldadas Lasmsimportantessonlassiguientes: Grietas. Sondiscontinuidadeslaminaresformads,biencuandoel metl seencuentra totalmente solidicado, bien cuando se encuentra an en estadoplstico.Puedenserlongitudinalesotransversales,debordeodecrter.Enlasradiografas,lasgrietassemaniestanmuyennegrecidasfrentealrestodelmaterial. Faltadepenetracin.Tienelugar,sobretodo,enunionesenx,yaquelarazqueda enelinterior delcordn, por loquelafaltadeaporteen dichazonaes interna, originndosepor faltadetemperaturaopor excesodevelocidadenlarealizacindel cordn. Enlasradiografasaparececomounalneaoscuradeformacontinuaointermitenteyconbordesrectosoirregulares. Falta de fusin. Comoconsecuenciade la insuciente temperaturadelmetal de aporte, quedan zonas sin soldar. En la radiografa aparecen lneasoscurasmuyntidascuandoesenlarazymuydifusascuandoesenloslaterales, por lo que conviene radiograar el cordn con diferentes ngulos. Inclusiones. Sonimpurezasproducidaspormaterialesslidosatrapadosen la masa del metal durante el proceso de fusin, siendo las ms comuneslas escorias, que son alargadas y frecuentemente encadenadas segn lneasparalelasalejedelcordn.6.Ensayosnodestructivos 97 Porosidades. Soninclusiones gaseosas que puedenpresentar formas es-feroidalesoalargadas. Lasesferoidales secaracterizanporsuredondez,resultando en forma aislada, agrupada o uniformemente distribuidas, apa-reciendoenlasradiografascomomanchasoscurascirculares, repartidassegnsudistribucinenel cordn. Laaparienciade las alargadas soncrculososcuros,acompaadosdeunaadidocurvomsclarocuandosepresentan aisladas y de una especie de raspa de pescado cuando se agrupanencoloniasentornoalejedelcordn.Tcnicasradiogrcasespeciales Dentrodelastcnicasqueutilizanradia-cioneselectromagnticasdelongituddeondainferioralos102nanmetros,suobjetivoessimilaral deradiograarmedianterayosxo. Enel grupodetcnicas que utilizan equipos especiales generadores de rayos x se encuentran losdemuybajatensin,inferioresa50keV;losdealtatensin,entre1y5MeV,ylosdemuyalta,superioresa5MeV.Entre las tcnias de baja tensinse encuentran la ordinaria y la de absorcindiferencial.Enesta ltimaseincrementaelcontraste delaimagen delmaterialysepuedenregistrarvariacionesmuchomspequeasenladistribucinoenlaconcentracin deelementosdispersos.Paralaaplicacinde las tcnicas de alta ymuyaltatensin, existe unimportantenmerodeequiposaceleradoresdeelectrones,capacesdeserutili-zadosenradiografaindustrialyentrelosquedestacanlostransformadoresderesonancia, losaceleradores deVanderGraaf,losaceleradores linealesylosbetatrones. La principal aplicacin de estos equipos se encuentra en la radiogrfadegrandesespesoresdematerialesdiversos.El grupodetcnicas especiales deexposicinsecaracterizapor emplearfuentescorrientesypelculasnormales, peroutilizanaccesoriospeculiarespa-racadatcnica,deformaquealcanzanresultadoscaractersticos imposiblesdeconseguirdeotromodo.Destacanlastcnicastomogrcas,quepermitendis-criminar imgenesdeunaenunayas radiograarntidamenteseccionesdeobjetos muygruesos; las de tomade imagenconmovimientodel objeto, delafuentey/odelapelcula, ylas demicroradiografas, quepermitenconse-guirinformacindedetallesdepequeosobjetos,imposiblesdepercibirenlasradiografas convencionales.Lauoroscopiaesunatcnicamuyempleadaen radiologa industrial;con-sisteensustituirlapelcularadiogrca porunapantallauorescente,normal-mentdesulfurodecadmiosobrebaseslidaencerrandoel conjuntoentredoslminasdevidrio.Lapantallaabsorbepartedelaradiacinpartedelaradia-cinqueatraviesalamuestraylaremiteconunalongituddeondaquepuedeservisualizada, porloquelasreasdepantallaquerecibenmsradiacinsevuelvenmsbrillantes.Lasventajasmssignicativasdelauoroscopiasobrelaradiografa son:permitirobservarobjetosenmovimiento;proporcionar im-genes en tiempo real; no consumir material sensible ni requerir laboratorio paraprocesarlo. Sus inconvenientes son: la sensibilidad dela imagen uoroscpica esinferioralaradiolgica;lascondicionesdeobservacinsonmsprecariasyserequierenobservadoresmuyexperimentados; senecesitandispositivosparala98 6.3. Radiologaindustrialmanipulacinadistanciadelapieza.Laestereoradiografasebasaenproporcionarporseparadoacadaojolasimgenes planas del objeto, tal comolopercibe cadaretinadesdesupuntodeobservacin, tenindosesensacin derelievecuandolasimgenesson sendasradiografas delobjetoyseobservan enunestereoscopio.Otras tcnicas radiogrcassebasanenlautilizacindelaemisinqueproporcionanlaspartculassubatmicas, presentandomuchaspropiedadesse-mejantes alas de los rayos x; las ms importantes sonlaneutrografaylabetarafa.Laneutrografa necesitaunafuente de radiacinque correspondeaunafuentedeneutronesque,unavezproducidos,secombinanyatenansusener-gashastaconseguirunhazhomogneodeadecuadageometrayenerga,queatraviesa el objeto donde sufre dispersin, difusin y absorcin diferencial, dan-docomoresultadounhazpasante,conujonouniformeensuseccinycuyasdiferencias enladensidad delujopasante setraducen enimgenes despusdeunadecuadotratamiento.Labetagrafautilizapartculasparaobtenerimgenesradiogrcas,en-contrndose su mayor aplicacin en el campo de la metrologa. Al ser el espectrode laradiacin continuo y mucho menos penetrante que los rayosx, hace queestatcnicaseaaplicablepararadiograar objetosmuynos.Por ltimo se encuentran aquellas tcnicas de radiograar mediante la radia-cin propia o inducida en el objeto. Esta tcnica, denominada -autoradiografa,consisteenrecubrirlasmuestrasmetalogrcasconunadelgadalminadeunpolicarbonato en ntimo contacto, para luego ser sometidas a la accin de la ra-diacinneutrnica,conundeterminadoujoneutrnicoenunreactor nuclear.Unavezenfriadasentrminosderadiacin,laslminasseseparandelasprobetas y se atacan en una solucin bsica, a una cierta temperatura y duranteundeterminadotiempo.6.3.5. ProteccinradiolgicaLaexposicin se dene comolaionizacinproducidapor unaradiacinxoenel aire; semideenroetgenysediceunaunaexposicines deunroetgen cuando los electrones liberados en una masa de aire de 1,293 miligramoscreanpor ionizacinenel aire unacargade cadasignoigual aunaunidadelectrostticadecarga,correspondiendodichamasaauncentmetrocbicodeaireencondicionesnormalesdepresin ytemperatura.Al utilizar fuentes de rayos xde bajatensin, hayque tener encuentaquelasradiacionesmenospenetrantespresentanciertosriesgosquesedebenconsiderar,derivndoselosmayorespeligrosdequelapieleslaquedetienelainmensa mayora de este tipo de radiacin, lo que implica un riesgo muy elevadodeproducirsequemaduras.Los dos instrumentos ms utilizados para medir la intensidad de la radiacin6.Ensayosnodestructivos 99sonlascmarasdeionizacinyloscontadoresmultiplicadoresdegasdetipoGeiger-Mller.Las cmarasdeionizacinmiden la ionizacin producida en un volumen degas como consecuencia de la radiacin que lo atraviesa. Los pares formados vuel-venacombinarsesinoseaplicauncampoelctricoqueseparedenitivamenteelpar.Siseaplicaelcampo,losionespositivosirnalelectrodonegativoylosnegativos al positivo. A medida que la energa potencial entre los electrodos cre-ce, el nmero de iones separados aumenta, ocurriendo lo mismo con la corrienteinicaquecirculaentreloselectrodos. Al alcanzarseunadiferenciadepoten-cial lo sucientemente grande, la corriente crece ya muy lentamente, aunque losincrementosdetensinentreloselectrodosseanconsiderables,alcanzndoselacorrientedesaturacin.Los contadores Geiger-Mllerutilizanargn, debidoasuescasaten-denciaajarelectrones, yaquecuandoel gasesaire, loselectronesliberadosdurantelaionizacinsejandeinmediatoalasmolculasdeoxgeno, dandolugaraionesnegativospesadosquerequierenmstiempoparaemigrarhaciaelpolopositivo delacmara queloselectrones libres,apareciendo los impulsoscomoavalanchasdeelectronessobreelelectrodopositivo.Alelevarseelpoten-cialenlapartenaldelgradientedeunacmaradeionizacin,porencimadelazonadesaturacin,loselectronesliberadosqueatraviesanel gasllegarnaadquirirenergasucienteparaionizartambinmolculasadicionales.Alrepe-tirseestemecanismodeformasucesiva,seobtieneelefectomultiplicadorodecascadaenlosimpulsosdeelectronesquellegan alnodo.6.4. Ensayosporultrasonidos6.4.1. IntroduccinLautilizacindeensayos por ultrasonidos permite detectar los distintostiposdediscontinuidadesmediantelaatenuacindelujoquelasondasultra-snicasexperimentanal interactuarconlosdefectospresentesenel material.Losultrasonidos sonondasacsticascuyocampodefrecuencias,superiora20hertzios,seencuentraporencimadelazonaaudible.La atenuacin que experimentan los ultrasonidos al propagarse en los mate-rialesaumentacon lafrecuenciadevibracin,loqueimponeunlmitesuperioralafrecuenciaempleadaparaladeteccindeheterogeneidades.Paraestudiarlascaractersticadelosultrasonidossepartedelaexistenciadedistintostiposdeondas:longitudinales,transversales ydesupercie.Ondaslongitudinales Lasondaslongitudinalesson aquellasenlasquelasos-cilacionesseproducenenladireccinlongitudinal,oseasegnladireccindepropagacin,denominndosetambinondasdepresinycompresin,debidoaqueenellasseencuentranactivasfuerzasdedilatacinycompresin,transmi-tiendoelsonidoatravs delquidosyslidos.100 6.4. EnsayosporultrasonidosOndas transversales Al sufrir unaexcitacincomoconsecuenciade aplicarfuerzascortantes, laspartculasnooscilansegnladireccindepropagacinsinotransversalmenteaellas. Enlosslidos, lafuerzacortantesetransmitealas partculas delos planos adyacentes, dando lugar a oscilaciones transversalesretardadassegnsudistanciaal planodeexcitacin, denominndosetambinondasdecizalladura; sulongituddeondaquedadeterminadaporladistanciaentrelosplanosenlosquelaspartculasseencuentranenunestadosimilar.Losgases yloslquidosson incapaces detransmitirondastransversales, yaquesusmolculasapenassofrecenresistenciaaldeslizamientotransversal,prloquenoexistenvnculoselsticosquelosliguenasuposicincero.Ondas desupercie Las ondasde superciese propagan nicamente en la pe-riferia plana o curva del slido, siguiendo las irregularidades de la supercie o sucontorno, siendo su velocidad de propagacin, al igual que la de las ondas longi-tudinales y transversales, independientede la frecuencia y,por tanto, constanteparacadamaterial,aunquevariableconelestadotensionaldelasupercie.6.4.2. Interferenciadelasondasconlosmateriales:atenua-cinEn el campo ultrasnico, un obstculo viene representado por cualquiera delasheterogeneidadesqueelmaterialpresente,manifestndoseporsuecooporsusombra,segnseutiliceelmtododereexinoeldetransparencia.Cuando las heterogeneidades tienen tamao grande y forma regular, se pue-denobtener desuecoodesusombrasucientes datos paradeterminar suscaractersticas, basndoseenconceptostantogeomtricoscomopticos.Los obstculos en el campo ultrasnico se comportan como osciladores, porloquesepuedenasimilaranuevos emisoresdeondas quedanlugarafen-menosdedifraccin, dispersineinterferencias. Enlosmatrialesslidostienelugarunefectodeatenuacin debidoados causasdistintas quesesuperpo-nen:ladispersinylaabsorcin.Ladispersinsedebeaquelosmaterialesnosonhomogneos,porloquelaimpedanciaacsticavaradeformabrucacomoconsecuenciadesus cambiosdedensidad, naturaleza, condicinoestado. Laabsorcinesproductodelaconversin directadeenergaultrasnicaencalor.Lapresin delasondasultrasnicas seamortiguaexponencialmenteconelcoecientedeabsorcin yelespesordelamuestra.Lasprdidasporabsorcinydispersinreducen, aunquedeformadiferente, lasposibilidades deempleodeensayosnodestructivosenlosmateriales.As,laabsorcinpuradebilitalaenerga transmitida o la amplitud del eco, tanto de la heterogeneidad como de lapared del fondo. Este efecto se mitiga, entre otras formas, empleando frecuenciasmsbajas.Encambio,ladispersinesmuchomsperturbadora,yaqueenelmtododereexinnosloreducelaamplituddelecodelaheterogeneidadyladel ecodefondo, sinoqueproducenumerososecosparsitoscondistintosrecorridos.6.Ensayosnodestructivos 1016.4.3. GeneracindeondasultrasnicasLasondasultrasnicascorrespondenalmargensuperiordefrecuenciasdelespectrodeondasacsticascuyolmiteinferiorseencuentraenel entornodelos16kHz,siendolasmsutilizadasenensayosdematerialesentrelos0,510MHz. Las ondas se generan mediante la vibracin de un cristal piezoeltrico queseencuentraencontactoconlasuperciedelapieza.El efectopiezoelctricoeselfenmenofsicomsutilizadoparalaemisinyrecepcin deondasultrasnicas. Siunmaterialpiezoelctrico sedeformame-diante una presin mecnica externa, aparecen cargas elctricas en su supercie(efectopiezoelctricodirecto). Inversamente,siunmaterialsecolocaentredoselectrodos,cambiasuformasiseleaplicaunpotencialelctrico(efectopiezoe-lctrico recproco). El directo es receptor de ultrasonidos y el recproco es emisordeellos.Elmaterial msantiguamenteutilizadoquepresenta estefenmenoeselcristaldecuarzo; tambintienelugar, entreotros,en elsulfatodelitio,eneltitaniodebarioyenelmetaniobatodeplomo.Las ondas transversales se generan aprovechando los fenmenos de transfor-macin de ondas que se producen al incidir una onda longitudinal oblicuamentea la supercie de la muestra de ensayo, de acuerdo con las leyes de la refraccin.6.4.4. EquiposdeultrasonidosPara realizar los ensayos por ultrasonidos es necesario disponer de una fuen-tedeemisin, provocarlainteraccindelasondasultrasnicasconlaspiezasdeensayoy,porltimo,registrar lasindicacionesqueresultendelensayo.El trasductorde ultrasonidos consiste en un disco de material piezoelctrico.La seal de entrada del trasductor es la energa elctrica alterna con la frecuenciaespeccadel aparato, mientras que lade salidaes lavariacinsenoidal delespesordelcristal con su frecuenciacaracterstica. Ambasfrecuencias debendeser iguales, con el n deentrar en resonancia yoptimizar la potencia empleada.Cada situacin requerir la adecuacin de las ditintas caractersticas bsicasdediseo,entrelascualesseencuentran: Sistemasdeexcitacindelosultrasonidos.Elmsutilizadoeseldeexci-tacinporimpulsos,enelqueelcristalseexcitaduranteuntiempomuycorto y queda en reposo durante un tiempo muy dilatado si se lecomparaconaqul. Deestaforma, el cristal emisorpuedeactuartambincomoreceptormientrasestenreposo. Frecuenciadeexcitacinydimensionadodel cristal piezoelctrico. Esne-cesario seleccionar lafrecuenciamxima quepermitaunapenetracin su-ciente, que es funcindel espesor del material yde sucoeciente deatenuacin. Sistemasdeemisinyrecepcindelosultrasonidos.Losmtodosdeope-racinsonderesonancia,detransparenciaodesombraydereexin;se102 6.4. Ensayosporultrasonidoscaracterizan, asuvez,porlamagnitudmedida:frecuenciaderesonancia,intensidad acstica, tiempoderecorrido delos ultrasonidos y,nalmente,combinacindeestasdosltimas.Factoresimplicados enlatransmisindeultrasonidos Los factores que inu-yen en la transmisin de los ultrasonidos a travs de la supercie de exploracindelamuestrasonlossiguientes: Mediodeacoplamiento. Debidoalanecesidaddeemplearmediosacsti-camenteconductoresentreel trasductorylamuestra,seutilizanaceitesmineralesygrasascomomediosdeacoplamiento. Condicinyestadode acabadode lasupercie de exploracin. Lacas-carilladexidosolosrecubrimientospresentanfaltasdeadherenciaconel materialbasequedanlugarasensiblesmermasdelapresinacsticaincidentedebidoalaexistenciadelapelculadeaireinterpuesta. Curvaturade la supercie de explotacin. La curvaturade l superciedeexploracinproducefenmenosdecambioenladivergenciadel haz,decultandosufocalizacin,loquedalugarafalsasindicaciones. Frecuenciadeexcitacinydimetrodel cristal.Cuantomayorsealalon-gitud de onda, mayor ser la rugosidad crtica y, en consecuencia, se estarmslejosdelascondicionesquedenlugarafenmenosdeinterferenciayadisminucionesdelapresinacstica.La comparacin entre la muestra patrn y la muestra ensayada, con el n dedeterminareltamaodelasheterogeneidades,necesitarqueambaspresentenuna supercie de exploracin con idntica curvatura y que su estado de acabadosupercialyelmediodeacoplamientoseanmuysimilares.Palpadores Eldiseodelospalpadores respondearesultadosdecarcter em-prico, disponindosedeunadiversidaddetipos enlos queseapoyael grannmerodetcnicasdeoperacin quesepuedenaplicar.Los palpadoresdecontactose aplican, mediante una cierta presin, directa-mente sobre la supercie de la muestra, interponiendo un medio de acoplamien-to,clasicndosesegnladireccindepropagacin delhazconrelacinalasupercie de la nuestra en palpadores de incidencia normal y en algulares. Losdeincidencianormal seutilizanconmtodosdereexin,detransparenciayde resonancia y se aplican a resolver problemas de defectologa, de metrologa yde caracterizacin. Los angularesse basan en la aplicacin de las leyes que rigenlarefraccindelasondasultrasnicaalincidirangularmenteenunasupercielmite entre dos medios, por lo que una onda longitudinal con incidencia angularsufre un desdoblamiento que da lugar a que en uno de los medios se propaguen,simultneamente,unaondalongitudinalyotratransversal.Los palpadoresde inmersindeben ser totalmente estancos y disponer de laposibilidad de ser focalizados por medio de lentes adheridas al cristal. Presentan6.Ensayosnodestructivos 103unaseriedeventajas, consecuenciadequelatransmisindelosultrasonidosdesdeel palpadoralamuestraseefecteatravsdeunacolumnadelquido,sincontactodirectoentreel palpadorylamuestra. Ellopermite: eliminarlosriesgos de rotura; emplear frecuencias ms elevadas; propagar el haz ultrasnicoenlamuestraconelngulodepenetracindeseado;aumentarlavelocidaddelensayo.Existen, adems, una serie de palpadoresespeciales, entre los que se encuen-tranlossiguientes:lospalp