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Selección y preparación de los especímenes de prueba

CAPÍTULO 2. MATERIALES Y MÉTODOS CONDICIONES EXPERIMENTALES

2.8. Selección y preparación de los especímenes de prueba

Terminado el proceso de soldadura en los defectos simulados en forma de canales y cumpliendo estrictamente con todas las variables recogidas, se tomaron las probetas para obtener los especímenes de prueba.

El pulido de las superficies se desarrolló según las Normas NC 10 - 56:86 y ASTM E3 – 95. Señalizaron operaciones de corte, desbaste, pulido, desengrasado, lavado y ataque químico. Las probetas se elaboraron con abundante refrigeración, con el objetivo de lograr una superficie con la menor cantidad posible de rugosidades superficiales. El desbaste a grandes rasgos consiste en obtener primeramente una superficie plana y semipulida, mediante el empleo de máquinas herramienta y papeles abrasivos.

El pulido se hizo siguiendo las normas ISO 9001 con los papeles abrasivos tipo 180, 400 y 600. Se realizó variando la granulometría de las mismas al ser aplicadas a la

pieza de trabajo, desde la más gruesa a la más fina. En el pulido fino se empleó pasta abrasiva (Pasta GOI), añadida sobre discos provistos de paños o motas.

Este pulido se llevó a cabo con la lija montada sobre una placa de vidrio, cambiando el sentido del lijado 90º al pasar de un pliegue a otro de manera que se elimine la capa de metal distorsionado y deslizado dejado por el anterior. Para obtener una superficie lisa y pulida libre de impregnación de impurezas o ralladuras, las muestras se pasaron en una pulidora metalográfica marca MONTASUPAL. Con el objetivo de lograr el acabado final, se utilizó un paño de fieltro grueso usando como sustancia abrasiva el óxido de cromo.

2.8.1. Limpieza y lavado de las superficies a investigar

Para eliminar los residuos de partículas, grasas y suciedades originadas en el maquinado, se limpió la superficie con agua tetracloruro de carbono. Una vez pulidas las probetas, se lavaron de nuevo con agua destilada, se secaron con papel de filtro y finalmente se lavaron con tetracloruro de carbono para evitar cualquier vestigio de grasas o suciedades.

2.8.2. Ataque químico de las muestras

Una vez pulidas las muestras, estas se atacaron químicamente con el objetivo de resaltar la estructura obtenida. Para ello se empleó Nital al 2 % (solución de 5 ml de

HNO3 en 100 ml de etanol) y tres partes de ácido clorídico más una parte de ácido

nítrico según lo especificado por ASTM E–262-Practice A. El tiempo de ataque fue de 15 segundos sobre la superficie pulida y se realizó a una temperatura de 28 ˚C, este reactivo antes de ser utilizado se mantuvo de 20 a 30 horas en reposo.

2.8.3. Análisis metalográfico

Para la observación de la micro estructura y homogeneidad de las muestras, se

empleó un microscopio óptico binocular marca NOVEL modelo NIM – 100 (Figura

2.5) ubicado en el laboratorio de Ciencia de los Materiales del ISMM de Moa, el cual

está dotado de una cámara instalada mediante el hardware

IMI.VIDEOCAPTURE.exe que refleja la fotografía en el computador. Para colocar las probetas en el microscopio se montan en un dispositivo con plastilina que permite una nivelación adecuada de estas.

Figura 2.5. Microscópio óptico NOVEL modelo NIM - 100.

Todos los especímenes de prueba fueron examinados en dirección perpendicular a la superficie de corte pudiéndose apreciar las zonas de metal fundido, zona de influencia térmica y la zona de metal base (figura 2.6) con sus características específicas. Los parámetros de radiación se seleccionaron observando el incremento de la sensitividad de las pruebas según los valores de prueba y variaron con el espesor de los especímenes de prueba.

La figura 2.6. Cordón de soldadura entre la aleación disímil, la cual está caracterizada por un cordón de soldadura bien definido, así como la zona fundida.

El análisis microestructural consistió en la observación de una muestra patrón de la aleación del hierro fundido ASTM A 48 clases 25, se seleccionó la zona del metal base, es decir lo más alejado de donde pudiera tener influencia el ciclo térmico de soldadura, el objetivo de este análisis fue obtener una muestra sin afectación en su estructura cristalina que nos permitiera determinar posibles cambios ocurridos tanto en la ZF como en la influencia térmica, se procedió de igual manera para la aleación ИЧХ2Н4. Las figuras 2.7 y 2.8 muestran las estructuras metalográficas de las diferentes probetas seleccionadas.

Figura 2.7. Estructura de grafito laminar del hierro fundido ASTM A 48 clase 25.

La figura 2.8 se corresponde con la estructura de la aleación ИЧХ2Н4, la cual está

compuesta por una estructura de carburos y segregaciones que se forman durante el proceso de solidificación, típico del acero austenítico ИЧХ2Н4.

Figura 2.8. Estructura de carburos con segregaciones de la aleación ИЧХ2Н4. 2.8.4. Medición de la dureza

El ensayo de dureza se aplicó para determinar la dureza del material en diferentes puntos. En el ensayo se utilizaron dos durómetro el Rockwalharte (HRC) y el (HRB). En el caso del (HRC) con 150 kg de carga con 10 kg preliminar, del laboratorio de Ciencia de los Materiales del ISMM de Moa, se le aplica al material aleado ИЧХ2Н4 y al cordón de soldadura por tener una elevada dureza en lo que se utiliza el (HRB)

para el hierro fundido ASTM A 48 Clase 25 con una carga de 100 kg y 10 kg preliminar por ser un material dúctil y no tener tratamiento térmico por lo cual no posee una elevada dureza.

La figura 2.9 muestra el barrido de dureza realizado a ambas aleaciones.

Figura 2.9. Especímenes de prueba.

La figura 2.9 muestra las secciones de la pieza luego de realizar el proceso de corte, la figura A permitirá realizar el análisis correspondiente a la sección transversal en el cordón de soldadura, por otro lado, la figura B se tendrá en cuenta para el análisis de la unión disímil en la sección longitudinal. La determinación de poros o grietas que pudieran haber surgidos durante el proceso de solidificación, motivado por las características químicas que presenta cada uno de los materiales bases.