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INDICE Objetivo
de las aplicación de partículas magnéticas Descripción
de las Partículas Magnéticas ¿Qué
es el Campo Magnético? Inducción
de campos magnéticos Curva
de histeresis magnética Métodos
de inspección con Partículas Magnéticas en Pruebas No Destructivas Técnicas
de Magnetización Inducción
Directa Pinzas
o Mordazas Inducción
Indirecta Otras
Publicaciones del Autor Autor
Ing. Iván Escalona Bibliografía Aplicar
la técnica de partículas magnéticas, para la detección de posibles
discontinuidades en la inspección de materiales ferromagnéticos. La
técnica de partículas magnéticas es una técnica no destructiva relativamente
sencilla, basada en la propiedad de ciertos materiales de convertirse en un imán. Descripción
de las Partículas Magnéticas Es
un método que utiliza principalmente corriente eléctrica para crear un flujo
magnético en una pieza y al aplicarse un polvo ferromagnético produce la
indicación donde exista distorsión en las
líneas de flujo (fuga de campo). Propiedad
física en la que se basa. (Permeabilidad) -
Propiedad
de algunos materiales de poder ser magnetizados. -
La
característica que tienen las líneas de flujo de alterar su trayectoria cuando
son interceptadas por un cambio de permeabilidad. Los
materiales se clasifican en : ¨
Diamagnéticos: Son
levemente repelidos por un campo magnético, se magnetizan pobremente. ¨
Paramagnéticos: Son
levemente atraídos por un campo magnético, No se magnetizan. ¨
Ferromagnéticos: Son fácilmente
atraídos por un campo magnético, se magnetizan fácilmente. Diamagnéticos Paramagnéticos Ferromagnéticos •No
son magnetizables. •No
son atraídos por un campo magnético. •Son
ligeramente repelidos por un campo magnético. •Materiales
que son débilmente atraídos por un campo magnético y tienen una
pequeña tendencia a la
magnetización; estos no son inspeccionables por partículas magnéticas. •Son
fácilmente magnetizables. •Son
fuertemente atraídos por un campo magnético. •Son
capaces de retener su magnetización después que la fuerza
magnetizante ha sido removida. Mercurio. •Oro. •Bismuto. •Zinc. •Cobre •Plata. •Plomo. •Aluminio,
magnesio. •Molibdeno,
litio. •Cromo,
platino. •Sulfato
de cobre. •Estaño,
potasio. •Aceros
inoxidables austeníticos y de la serie 300. Hierro,
níquel, cobalto y gadolinio. •Mayoría
de los aceros, inclusive inoxidables de la serie 400 y 500. •Aleaciones
de cobalto y níquel. •Aleaciones
de cobre, manganeso y aluminio. Tipos
de discontinuidades: ·
Superficiales ·
Subsuperficiales (muy
cercanas a la superficie) Poros,
grietas, rechupes, traslapes, costuras, laminaciones, etc. Materiales: Materiales
ferromagnéticos (aceros, fundiciones, soldaduras, níquel, cobalto y sus
aleaciones Aplicaciones: Se
utilizan para la detección de discontinuidades superficiales y subsuperficiales
(hasta 1/4” de profundidad aproximadamente, para situaciones prácticas) en
materiales ferromagnéticos. Esta
método se aplica a materiales ferromagnéticos, tales como: v
Piezas
de fundición, forjadas, roladas. v
Cordones
de soldadura. v
Inspección
en servicio de algunas partes de avión, ferrocarril, recipientes sujetos a
presión, v
Ganchos
y engranes de grúa, estructuras de plataforma, etc. Es
sensible para la detección de discontinuidades de tipo lineal, tales como; Ø
Grietas
de fabricación o por fatiga. Ø
Desgarres
en caliente. Ø
Traslapes.
Ø
Costuras,
faltas de fusión. Ø
Laminaciones,
etc. Ventajas:
¨
Se puede inspeccionar las
piezas en serie obteniéndose durante el proceso, resultados seguros e
inmediatos. ¨
La
inspección es más rápida que los líquidos penetrantes y más económica. ¨
Equipo
relativamente simple, provisto de controles para ajustar la corriente, y un
amperímetro visible, conectores para HWDC, FWDC y AC. ¨
Portabilidad
y adaptabilidad a muestras pequeñas o grandes. ¨
Requiere
menor limpieza que Líquidos Penetrantes. ¨
Detecta
tanto discontinuidades superficiales y subsuperficiales. ¨
Las
indicaciones son producidas directamente en la superficie de la pieza, indicando
la longitud, localización, tamaño y forma de las discontinuidades.¨
El
equipo no requiere de un mantenimiento extensivo. ¨
Mejor
examinación de las discontinuidades que se encuentran llenas de carbón,
escorias u otros contaminantes y que no pueden ser detectadas con una inspección
por Líquidos Penetrantes. Desventajas: v
Es
aplicable solamente a materiales ferromagnéticos; en soldadura, el metal
depositado debe ser también ferromagnético. v
Requiere de una fuente de
poder. v
Utiliza partículas de
fierro con criba de 100 mallas (0.00008 in) v
No
detectará discontinuidades que se encuentren en profundidades mayores de
1/4”. v
La
detección de una discontinuidad dependerá de muchas variables, tales como la
permeabilidad del material, tipo, localización y orientación de la
discontinuidad, cantidad y tipo de corriente magnetizante empleada, tipo de partículas,
etc. v
La
aplicación del método en el campo es de mayor costo. v
La
rugosidad superficial puede distorsionar las líneas de flujo. v
Se
requieren dos o más inspecciones secuenciales con diferentes magnetizaciones. v
Generalmente
después de la inspección se requiere de una desmagnetización. v
Debe
tenerse cuidado en evitar quemadas por arco eléctrico en la superficie de la
pieza con la técnica de puntas de contacto. v
Aunque
las indicaciones formadas con partículas magnéticas son fácilmente
observables, la experiencia en el significado de su interpretación es muchas
veces necesario. Es
el espacio ocupado por las líneas de flujo o de fuerza magnética dentro y
alrededor de un imán ó un conductor que es recorrido por una corriente eléctrica
donde una fuerza magnética es ejercida IMÁN.
Es un material que tiene orientados total o parcialmente sus dominios magnéticos,
su habilidad para atraer o repeler se concentra en los extremos llamados polos;
existen imanes naturales y artificiales. Cada
imán tiene al menos dos polos opuestos que son atraídos por los polos magnéticos
de la tierra, conocidos como Polo Norte y Sur respectivamente. Si
dos polos magnéticos iguales son colocados uno cerca del otro, ambos se Inducción de campos magnéticos El físico danés Hans Christian
Oersted descubrió en 1820 que cuando una corriente eléctrica fluye a través
de un conductor, se forma un flujo magnético alrededor del conductor La dirección de las líneas de
flujo magnético es siempre a 90° con respecto a la dirección del flujo de la
corriente eléctrica. Cuando un conductor tiene una forma
uniforme, la densidad de flujo o número de líneas de fuerza por unidad de área
es uniforme a lo largo de la longitud del conductor y decrece uniformemente al
incrementar la distancia desde el conductor. Amper
demostró que El efecto magnético de la corriente en un alambre se puede
intensificar enrollándolo en forma de una bobina Reluctancia: Resistencia que opone un material a
la creación de un flujo magnético en él. Fuerza Cohercitiva: Es la fuerza magnetizante inversa
necesaria para remover el magnetismo residual. Retentividad: Propiedad de los materiales para
retener una cierta cantidad de magnetismo residual. Magnetismo Residual: Cantidad de magnetismo que existe en
un material aún después de suspender la fuerza magnetizante. Permeabilidad Magnética: Es la facilidad con la que un
material puede ser magnetizado. Mas específicamente es la relación entre la
densidad de flujo y la fuerza del campo magnetizante (B/H). Un material tiene más de un valor
de permeabilidad ( pendiente de la curva B vs. H). Sus unidades pueden ser Henry/m ó
Gauss/Oersted. B
Densidad de Flujo ó inducción magnética. (en Gauss, Tesla ó Weber/m2). 1 Wb 108
líneas de flujo. 1 Gauss
10-4 Wb/m2. 1 Wb/m2
= 1 Tesla. H
Fuerza magnetizante ó intensidad (fuerza) del campo magnético
(Oersted, Amper/m ó Amper/cm) DENSIDAD DE FLUJO O INDUCCION MAGNETICA Es el número de líneas de fuerza por unidad de área. ó
f Flujo magnético. A Área ( m2 ) m Permeabilidad (Gauss/Oersted ó Henry/m). H Fuerza magnetizante. FUERZA MAGNETIZANTE Es la fuerza magnetizante necesaria para crear un flujo magnético en un material.
B Densidad de flujo (G, T ó Wb/m2) m Permeabilidad (G/Oe ó Henry/m) En el aire, 1G = 1Oe; 1 Oe = 79.58 A/m
Métodos de inspección con Partículas Magnéticas en Pruebas No Destructivas Se deben considerar cuatro propiedades
El éxito de la prueba depende de la selección del medio y del método utilizado para el desarrollo. Medio: Material a través del cual las dispersiones en el campo magnético se hacen visibles y que pueden aplicarse sobre la pieza en forma seca o húmeda. ( Puede existir medio seco o medio húmedo). a) Partículas Secas (polvo magnético seco). b) Partículas magnéticas en suspensión. En un vehículo: agua y destilado del petróleo. Para untarse (con brocha). Base polímeros. Características del medio.
Deben tener buena visibilidad; visibles y fluorescentes.
Técnicas de MagnetizaciónInducción DirectaSe
consigue haciendo pasar una corriente eléctrica a través de la pieza. La pieza
es montada horizontalmente, sujetada por dos cabezales por los que circula la
corriente. Otro método directo de inducir un campo magnético circular es por
el uso de puntas de contacto, su aplicación mas común es en placas y
soldaduras. En este caso se utiliza medio seco. Directa.
La corriente magnetizante fluye directamente a través de la pieza, creando un
flujo magnético circular en ella Puntas
de contacto, entre cabezales, pinzas o mordazas y electrodos imantados. La
magnetización se efectúa por conducción de la corriente. Puntas
de contacto Se utilizan electrodos de cobre, bronce o aluminio; al hacer pasar la corriente a través de ellos, esto produce un campo magnético circular en la pieza, alrededor y entre cada electrodo suficiente para una examinación local. Pinzas o MordazasLa
corriente magnetizante se aplica a la pieza a través de las pinzas o mordazas,
produciéndose un flujo magnético circular en la pieza. Entre
Cabezales La
pieza es colocada entre dos cabezales y se aplica la corriente directamente a
través de ella, esto produce un campo magnético circular aproximadamente
perpendicular a la dirección del flujo de la corriente.
Inducción IndirectaLa
corriente eléctrica de magnetización se hace pasar por un conductor central,
generalmente de cobre, que pasa a través de la pieza que se esta probando. Los
defectos que se encuentran son perpendiculares a la dirección del campo
inducido. La
corriente no fluye a través de la pieza, sino en un conductor secundario; el
flujo magnético es inducido en la pieza, la cual puede crear un flujo
circular/toroidal, longitudinal o multidireccional. Bobina. Cable
enrollado. Yugo
electromagnético. Conductor
central. Bobina
o cable enrrollado La
magnetización se efectúa pasando corriente a través de una bobina fija de
vueltas múltiples o cable enrollado alrededor de la pieza o en una sección de
ella. Esto
produce un flujo magnético longitudinal, paralelo al eje de la bobina.
Método
Residual: El
medio se aplica después que la pieza ha sido magnetizada y suspendida, la
fuerza magnetizante depende totalmente de la cantidad de magnetismo residual en
la pieza, no es usado en aleaciones pobres de acero, que tienen poca
retentividad. En este método se plica un medio húmedo ya sea por baño o
inmersión. Método continuo: La aplicación del medio es simultanea con la operación de magnetización de la pieza. Se utiliza el baño húmedo de preferencia y puede ser con partículas teñidas con tintas fluorescentes Magnetización circular: Se induce un campo magnético circular dentro de la pieza de prueba por magnetización directa e indirecta. Una regla aceptable es utilizar de 800 a 1000 Amper por pulgada de diámetro de sección transversal cuando se aplique crm (corriente rectificada de media onda) y de 500 a 600 Amper cuando se usa corriente alterna. Magnetización longitudinal: Se basa en la inducción de un campo longitudinal dentro de la pieza, creado por una bobina. La magnetización longitudinal localiza discontinuidades transversales . la cantidad de corriente necesaria para magnetización longitudinal con una bobina es determinada por la formula:
Donde: L = longitud de la pieza en pulgadas D = Diámetro en pulgadas T = Numero de vueltas en la bobina NOM B – 124 – 1987 Desmagnetización de la pieza. Elevando la temperatura en los materiales a su punto curie, que para muchos metales es de entre 649 a 871° C (1200 a 1600° F). La desmagnetización de una pieza solamente se logra si cumple lo siguiente: "Aplicar un campo magnético con un valor pico mayor al usado durante la inspección, enseguida decrecerlo gradualmente e invirtiendo alternadamente su dirección; repitiendo este proceso hasta obtener un valor mínimo aceptable de magnetismo residual" Para lograr una desmagnetización adecuada es necesario observar lo siguiente: Se requieren de 10 a 30 pasos alternos de reducción e inversión de la corriente eléctrica. Usar el mismo tipo de corriente empleada durante la inspección. El flujo magnético producido debe ser cercanamente igual en la misma dirección que el empleado durante la inspección. Preferentemente orientar la pieza de este a oeste. La siguiente tabla muestra los trabajos publicados por el Ingenierio Ivan Escalona para quien este interesado en consultar los diversos temas y bajar los trabajos, comentarios al correo: ivan_escalona@hotmail.com,Consultor Logística, Teléfono Movil: 044 55 18 25 40 61 (México) Ingeniero Industrial resnick_halliday@yahoo.com.mx, ivan_escalona@hotmail.com Nota: Si deseas agregar un comentario o si tienes alguna duda o queja sobre algún(os) trabajo(s) publicado(s), puedes escribirme a los correos que se indican, indicándome que trabajo fue el que revisaste escribiendo el título del trabajo(s), también de donde eres y a que te dedicas (si estudias, o trabajas) Siendo específico, también la edad, si no los indicas en el mail, borraré el correo y no podré ayudarte, gracias. - Estudios Universitarios: Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería y Ciencias Sociales y Administrativas (U.P.I.I.C.S.A.) del Instituto Politécnico Nacional (I.P.N.)- Centro Escolar Patoyac, (Incorporado a la UNAM) Origen: México "Apuntes para el Laboratorio de Pruebas No Destructivas". UPIICSA-IPN, Academia de Laboratorio de Control de Calidad, México D.F., 2002.
Enviado por Ing. Iván Escalona Moreno
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