Trabajo individual de investigación tecnologia de materiales
TRABAJO DE INVESTIGACION PIEZA DE ELECCION: ROCIADOR HORIZONTAL MARCA VIKING Figura 1. Rociador horizontal marca viking Fuente http://www. vikinggroupinc. com/ Objetivos Identificar correctamente el material de la pieza a la cual se le realiza la investigación. Conocer lo más importante de la pieza estudiada Determinar si el material es correcto para el uso de la pieza Introducción Las aleaciones cobre — níquel, conocidas también como cuproníqueles, contienen entre un 4 y un 50% en peso Ñ. toview next pase de niquel. Las aleacio tecnológicas contien ha peso. Los materiales n coh ‘ se consideran aleacio e éste sistema se p plicaciones un 5 y un en i N el superiores al 50% e aleaciones binarias edas. Para otros campos de aplicación, por ejemplo tubos para condensadores, se añaden hierro y manganeso, con lo cual se mejora la resistencia a la corrosión y la erosión, y se incrementa la resistencia y la temperatura de re cristalización. na aleación cobre — níquel compleja, con aproximadamente un 9% en peso de níquel y un 2% en peso de estaño, demuestra mejoras en las propiedades mecánicas y excelente resistencia a la relajación de tensiones. Este material se emplea en la fabricación de muelles y resortes. l Características de la pieza DATOS TÉCNICOS ESPECIFICACIONES: Disoonible desde 1988. Presión mínima de trabaio: 7 osi (0. 5 bar) de rosca: 1/2″ (15 mm) NPT Factor K nominal: 5,6 U. S. A (80,6 métricot) tEl factor K métrico mostrado es aplicable cuando la presión se mide en bar.
Si la presión se mide en kPa, dividir la cifra indicada entre 10. Longitud total: 2-5/8″ (65 mm) 2 Rangos de temperatura Clasificación por temperatura Temperatura nominal del rociador Temperatura ambiente máxima en el techo Ordinaria 740C 380C intermedia 1040C 650C Tabla 1: rangos de temperatura de la pieza Fuente: http://www. vikinggroupinc. com/ Microestructura Figura 2: microestructura de la aleación cobre-niquel Fuente: http://bibli03. url. edu. gt/Libros/201 3/cml/12-Cobre _aleaciones. df Problemas de la aleación: Descincado: • Remueve Zn de la superficie del latón, dejando superficie porosa y débil. • Se presenta en aleaciones con alto contenido de Zn (>15%). • Al estar expuestas a: – Alta temperatura – Solución acuosa y estancada. DESIGNACION UNIFIED NUMBERING SYSTEM (USA) Tabla 2:denominación de las materiales Fuente: http://www. cimsa 2 agua salobre o la de mar. Estas propiedades se aprovechan para los condensadores donde el condensado pudiera contener moniaco. Sin embargo, impurezas especiTicas tales como sulfuros pueden poner en peligro el material.
L30 – Este material se diferencia del LIO en su contenido más elevado en níquel que le da una mejor resistencia a corrosión, sobretodo a erosión. Por lo tanto se recomienda su uso en aplicaciones con elevados caudales o corrientes turbulentas. Sin embargo, es sensible a los sedimentos y depósitos, que pueden provocar picaduras, por lo que se debe incrementar la circulación de agua para evitarlo. EL L30 se usa en forma de tubo en intercambiadores de calor en la industria naviera, o para la esalinización de agua salada en plantas de procesado de agua de mar así como tubos para refrigeración mediante aire o aceite.
L49 — La aleación L49, de naturaleza muy dura, no deformable en caliente, con un contenido en cobre del 89% en peso, se perfila como un material para muelles debido a sus buenas propiedades mecánicas, como un elevado límite a flexión, baja relajación, elevada resistencia a flexión y buena resistencia a la formación de «pátina». Las cintas hechas a partir de esta aleación son usadas como precursores para relés, lengüetas de soldadura, conectores ara placa base y carcasas para componentes encapsulables en metal. Diagrama de fase Figura 3: Diagrama de estado para el sistema binario Cu-Ni (Hansen y Anderko, 1958) Fuente: http://www. cimsaww. com/ Los elementos cobre y níquel son totalmente miscibles tanto en estado sólido como en estado líquido, es decir, aleaciones hechas a partir de ambos componentes estarán compuestas, independien 3 liquido, es decir, aleaciones hechas a partir de ambos componentes estarán compuestas, independientemente de la composición, de una unica fase cristalina, en este caso una fase a cúbica centrada a las caras (Imagen izquierda)
Al enfriar las aleaciones de cobre – níquel del estado de masa fundida, el equilibrio de concentraciones a través de difusión entre los primeros cristales formados y el resto de la mezcla líquida es muy lento. Por lo tanto en la estructura se forman cristales con proporciones diferentes de cobre y níquel. Las primeras zonas cristalinas solidificadas, más cristalinas, son más ricas en níquel. La diferencia de concentraciones solo se puede homogeneizar mediante deformación en caliente o bien un recocido largo a alta temperatura. De las aleaciones complejas conocidas destacamos el sistema Cu – Ni – Sn.
El diagrama de fases (Imagen derecha) nos muestra una solubilidad limitada del estaño en aleaciones cobre – níquel. Para contenidos en estaño más elevados la solubilidad depende de la temperatura. 4 Figura 4:Límite de fase del cristal a en el diagrama de estado (esquina correspondiente al cobre) del sistema ternario Cu-Ni-Sn (Eash y Upthegrove, 1 933) Fuente: http://www. cimsaw. w. com Propiedades mecánicas Figura 5: Propiedades de resistencia de la aleación Cu-Ni en dependencia del contenido en níquel (estado blando) Fuente: http://www. imsaww. com La resistencia de las aleaciones cobre – níquel monofásicas se ncrementa a medida que aumenta el contenido en níquel. Las adiciones de Hierro, Manganeso y Estaño también contribuyen en ese incremento. 5 Figura 6: Endurecimiento del L49 4 7 A través de la deformación 6: Endurecimiento del L49 Fuente: http://www. cimsaw. vv. com A través de la deformación plástica se aumentan el límite de cedencia al 0,2%, la resistencia a fractura y la dureza, mientras que la elongación y estricción se ven reducidas.
En la imagen derecha se puede observar el endurecimiento para la aleación L49, típica de las aleaciones cobre – níquel. El caso del LIO seria n endurecimiento menor y para el L30 es algo superior. El reblandecimiento después de una deformación en frio del y un tratamiento de recocido de una hora se ve en las dos imágenes inferiores. La recristalización tiene lugar en el rango de temperaturas entre 500 y 6000C. Estas temperaturas son relativamente altas para aleaciones de cobre. Todav(a se debe considerar, si el hierro puede bloquear este reblandecimiento, debido a que tiende a la formación de precipitados.
Para el 1_49 y su comportamiento de dureza conocido a 4000C se emplea un tratamiento de envejecimiento para contrarrestarlo. El CuNi1 OFe1 Mn no exhibe este comportamiento. Figura 7: Comportamiento de reblandecimiento del LIO tras una deformación en frío del 60% y un tratamiento de recocido(l h) Figura 8:Comportamiento de reblandecimiento del 1_49 tras una Propiedades físicas Un efecto muy notable en e aleaciones es el elasticidad se incrementa de forma lineal entre los valores 127 GPa para el cobre puro hasta los 220 GPa para el níquel puro.
Para intercambiadores de calor de aleaciones cobre – níquel la conductividad térmica es importante. El elevado valor alcanzado por el cobre se ve disminuido de forma progresiva con la adición e níquel hasta un valor mínimo aproximadamente a un valor de concentraciones medio. La resistencia eléctrica específica del cobre y del níquel se incrementa al alear los dos metales, de forma que aleaciones con un elevado contenido en níquel pueden usarse como materiales resistivos. Las propiedades físicas no cambian de forma significativa con pequeñas adiciones de otros elementos.
Para la producción de intercambiadores de calor, el sector mayoritario donde se destinan los materiales LIO y L30, estos cambios son irrelevantes. Con adición de más de un 41 ,5% en peso de níquel las aleaciones obre – niquel pasan a ser ferromagnéticas. Las aleaciones técnicas Cu — Ni más comunes son paramagnéticas. 6 Propiedades químicas Las aleaciones cobre – níquel con adiciones de hierro y manganeso se pueden encontrar en los materiales más resistentes a la corrosión debido a sus buenas propiedades químicas y electroquímicas.
Bajo condiciones oxidantes se pasiva la superficie, lo que aporta una protección adicional contra la corrosión en medio acuoso, sobretodo en corrientes de agua salada fría y caliente. Debido a su elevado potencial electroquímico, las aleaciones cobre – níquel o se ven atacadas normalmente cuando se combinan con otros materiales. Ya se ha mencionado anteriormente su resistencia contra la fisuración por corrosión bajo tensión .
Solamente se anteriormente su resistencia contra la fisuración por corrosión bajo tensión . Solamente se ven amenazadas a bajas velocidades de flujo del refrigerante, dado que se pueden formar depósitos que pueden ser iniciadores de corrosiones por picadura . La incorporación de hierro favorece una capa protectora delgada y mejora aun más la resistencia a corrosión. 7 Aplicaciones en la industria Figura 9y10:apIicaciones en la industria ttps:/wuw. google. com. ec/search? = aplicaciones+en+la+industria+de+la+Aleaciones+cobre+-+n%C3 =+Aleaclones+cobre+a+la+industrial Hemos expresado que al combinarse con otros metales como zinc, aluminio, estaño, níquel, hierro u otros, el cobre adquiere otras cualidades o mejora las que posee. • Su resistencia mecanica • Su maquinabilidad • Su resistencia a las temperaturas elevadas • Su resistencia al desgaste8 Conclusiones Recomendaciones BIBLIOGRAFIA Cimpa. (2006). cuproníquel Serie MIZ Aleaciones Cu Ni. Barcelona(España) http://bibli03. url. edu. WLib 1/12-cobre_aleaciones. pdf
