acería
Máquina de erosión en caliente
La máquina de desgaste es esencialmente una máquina
de “granallado” con un calentador. En el diseño del equipo
se contempló el manejo de diferentes atmósferas, tales
como atmósferas inertes, gas reformado (R - gas) con
diferentes contenidos de H2, o atmósferas basadas en
hidrógeno y monóxido de carbono. En este equipo, diferentes materiales son expuestos al ataque erosivo. Las
muestras pueden ser colocadas a diferentes ángulos de
impacto. Las muestras son cortadas a un tamaño predeterminado de 40x25x6 mm, la superficie de las muestras
son cortadas con un disco de diamante para dejar el área
plana, después es pulida hasta un promedio de 50 um de
rugosidad Ra. Las muestras son pesadas y la rugosidad
es medida con un rugosímetro digital. Las muestras son
instaladas en el portamuestras y son expuestas a un flujo
de sólidos (partículas de pelets de HRD) a una velocidad
promedio de 7 m/s transportados por una atmósfera caliente a una temperatura de 550°C. La Tabla II describe
las condiciones de prueba.
Tabla II Condiciones de la prueba de la máquina de erosión.
Variables
Condiciones
temperatura
550 + 10 oC
materiales transportados
finos de HRD
tamaño de partícula
[-0.3175, + 0.158] cm
carga transportada
2.8 tons - para el acero
304, R2, R3 y R4
11.16 tons - para R1
razón de carga de sólidos
1 kg./min.
atmósfera
inerte
velocidad estimada de partículas
5 - 10 m/s
ángulo de impacto
0° y 30°
flujo de gas
75 cmnh
Una vez sometidos los materiales al ensayo, se limpiaron
por medio de ultrasonido, para remover material adherido en la superficie como polvos del fierro esponja, que
pudieran cubrir áreas de interés. Se realizaron las observaciones en la superficie de los materiales, a altas magnificaciones en el microscopio electrónico de barrido. Se
capturaron las imágenes y se obtuvieron espectros de
rayos X en las zonas deformadas plásticamente.
Al cuantificar el volumen de desgaste se procedió a seguir
la siguiente metodología. Primero cuantificar el área de
desgaste promedio de la superficie por medio de análisis
de imágenes. Segundo, determinar la profundidad promedio de desgaste utilizando perfiles de rugosidad de las
áreas dañadas. Este procedimiento se llevó ya que no se
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tiene un control en el cambio de masa, debido al mínimo
daño registrado en las aleaciones especiales y por lo tanto, el registro de la lectura de cambio de masa es mínimo,
además de presentar remoción de material, para el caso
del ángulo de 30°, esto no es detectado como un cambio
de masa.
La profundidad en las áreas de desgaste fue estimada
por medio de análisis de perfiles de rugosidad, obtenidas
de un equipo de rugosidad marca Taylor Hobson Ltd con
punta cónica de diamante de radio de 2 µm, que cuenta
con una profundidad de trabajo de 4 mm. En cada superficie de desgaste, se realizaron en promedio 25 perfiles
de rugosidad de 12 mm de longitud de barrido, en dirección horizontal y vertical de las zonas de desgaste; para
verificar estas áreas de desgaste, se compararon con las
dimensiones encontradas en las imágenes obtenidas en
el SEM. Se tiene como zonas de referencias, aquellas zonas que no estuvieron en contacto con el flujo se sólidos,
ya que estaban protegidas por sujetadores al portamuestras, estas zonas fueron las esquinas de las muestras. Se
realizaron ensayos cuidando que se tomaran estas áreas
y zonas de área dañada, para ver el cambio en el perfil
de rugosidad. Una vez obtenido se midió la profundidad
máxima de un valle, de las zonas detectadas como áreas
deformadas debido a su amplitud, determinada por las
imágenes encontradas. Se obtuvo la profundidad promedio de las zonas de desgaste, para todos los materiales a
los diferentes ángulos ensayados.
Una vez encontrada el área total de desgaste y la profundidad promedio en estas zonas, se estimó el volumen de
desgaste de los materiales en este ensayo de desgaste
mecánico, normalizándolo para el total de carga transportada en cada material ensayado, de tal forma que obtuvimos volumen de desgaste por unidad de masa transportada (mm3/Kg).
Determinación de parámetros microestructurales.
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