Capitulo 12 - Control del Procedimiento
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1. Probeta N espesor 0 031 0 79mm o Probeta A espesor 0 051 1 29 mm o Probeta C espesor 0 094 2 39 mm La intensidad Almen es la lia colocada para altura de la flecha medida por EEpHENTE dy probyias Aiman a un comparador Almen seguida por el nombramiento de la probeta Almen El nombramiento apropriado para 0 30 mm de altura de flecha utilizando una probeta A es F 0 30A o m s usualmente F 30A El sector de utilizaci n de una probeta Pitera qes ronca da Almen es de 0 10 a 0 60 mm A En practica se utiliza a menudo una probeta Almen FIGURA 12 5 Principio del Control Almen m s espesa si la intensidad es superior a 0 50 mm Usando la misma intensidad de shot peening se obtiene una flecha 3 veces m s importante con una probeta N comparada con la probeta A ella misma tres veces m s importante comparada con la C 46 Las probetas Almen est n montadas sobre bloques Almen fijados sobre una pieza rechazadas FIGURA 12 6 o sobre un utillaje mecano soldado de forma parecida Los bloques Almen deben estar instalados en zonas donde la comprobaci n de energ a del impacto es crucial La intensidad real est comprobada y registrada antes de tratar la primera pieza de cada lote Eso permite comprobar que la m quina de shot peening est ajustada correctamente y funciona conformemente con el procedimiento aprobado Al final del tratamiento del lote de piezas la intensidad est compr2. es perfectamente adecuada en este caso En n merosas aplicaciones es m s dif cil determinar esa tasa Agujeros radios peque os materiales duros y pieza de grande superficie son otras tantas dificultades suplementarias para el control de cobertura Es la raz n por la cual MIC a desarollado el procedimiento PEENSCAN que utiliza un barniz fluorescente DYESCAN PEENSCANP es idoneo para medir la uniformidad y la tasa de cobertura en condiciones dificiles El color amarillo verdoso fluorescente no es visible en condiciones normales de iluminaci n y el control se debe hacer bajo luz UV El barniz puede ser aplicado por inmersi n con pincel o por pulverizaci n sobre la pieza que se quiere analizar A continuaci n la superficie cubierta est shot peenizada y los impactos de bolas quitan el barniz a tasa proporcional a la tasa de cobertura real Cuando la pieza vuelve a estar controlada bajo luz UV las heterogeneli dades de cobertura aparezen de manera clara Se pueden entonces ajustar los par metros de shot peening hasta que el procedimiento PEENSCAN confirme el martilleo completo de la FIGURA 12 9A FIGURA 12 9B FIGURA 12 9c zona Barniz Eliminaci n Eliminaci n Las FIGURAS 12 9A hasta 12 9C muestran el PEENSCAN Parcial del Completa del ipiadal dimi del PEENSCANS Aplicado PEENSCAN PEENSCAN principio del proce EPG e Las Antes Shot figuras son simulaciones informaticas de una Peening Cobertura Cabero pala de turbina el barn
3. CONTROL DEL PROCEDIMIENTO CAPITULO DOCE El shot peening controlado es diferente de la mayor a de los procedimientos de fabricaci n por el hecho de que no existe un m todo no destructivo para determinar que fue realizado en acuerdo con las especifica ciones Las t cnicas de control como el analisis por difracci n de rayos X necesitan el sacrificio de una pieza para obtener un perfil de tensiones en profundidad Para asegurarse del respeto de las especifica ciones sobre los lotes producidos los controles siguientes deben ser aplicados de manera permanente Bola de Shot Peening Intensidad Almen Cobertura M quinas y equipos de producci n O O Oo O MIC satisface o supera criterios de calidad muy severos as como las normas y especificaciones establecidas por todo t po de industrias incluso aeron utica y autom vil MIC posee certificaci n y es conforme a las normas ISO 9002 y QS 9000 CONTROL DE LAS BOLAS La FIGURA 12 1 Formas aceptables C muestra las o9 O CD formas aceptables e inaceptables de Formas inaceptables bolas La bola de Shot Peening debe ser de forma vsa FIGURA 12 1 Formas de Bolas globalmente esf rica Cuando la bola se quiebra bajo el impacto los residuos deben ser eliminados para procurar que la superficie no se estropee La FIGURA 12 2A ampliaci n x100 presenta de manera evidente la deterioraci n y los sitios de inicio de grietas potenciales sobre la superficie causados p
4. b a muy pocas posibilidades de mejorar sin cambiar el dise o por eso el fabricante del motor eligio aplicar el shot peening para aumentar la duraci n de vida de los discos de turbina y de las placas de enfriamiento El SPCO permitio asegurarse de que todos los par metros de produci n de esas piezas cr ticas estaban cuidadosamente controlados y reproducidos con mucha precisi n Ref 12 1 49 siguiente Q Q Q Q Q Q Q Q REFERENCIAS 5O ESPECIFICAR EL SHOT PEENING La FIGURA 12 11 presenta un arb l dentado armado da ERATA PIET sobre dos apoyos de un conjunto mec nico Los ESS ESNE E AANE AE dientes exteriores y los radios adyacentes son zonas t picas de inicio de grietas de fatiga de flexi n y o de torsi n En este caso se debe especificar el shot peening sobre plano de manera SS A FIGURA 12 11 Dibujo de Montaje de un Eje Estriado Exigiendo un Shot Peening Zona A shot peening imperativo Zona B sobrepaso autorizado Zona C protecci n obligatoria Las informaciones siguientes deben aparecer sobre el plano Shot peening de los dientes y de los radios adyacentes utilizando bolas MI 110H BA 300 D con intensidad de 0 006 0 009 A F 15 22A 100 de cobertura minima sobre los dientes control por PEENSCAN Sobrepaso autorizado sobre el di metro adyacente m s importante Protecci n de los tramos de rodamiento y de la zona central del arb l Shot peening siguiendo la
5. del cono FIGURA 12 4 Las bolas caen en un deposito de forma conica y despu s en la espiral interior La bolas esf ricas tomar n suficiente velocidad para expulsarse en la espiral exterior y as podr n ser recicladas Las bolas rotas que no pueden rodar se quedar n en la espiral interior de donde ser n eliminadas CONTROL DE INTENSIDAD La intensidad del Shot Peening es la medida de la energ a del flujo de bolas Es uno de los medios esenciales para asegurar la reproductibil idad del procedimiento La energ a del flujo de bolas est en relaci n directa con la tensi n de compresi n introducida en una pieza La intensidad puede ser aumentada si se utiliza bolas de tama o m s importante y o si se aumenta la velocidad del tiro de las bolas Las dem s variables a tener en cuenta son FIGURA 12 4 Separador de Bolas de Shot Peening el angulo de tiro y el t po de bolas Se mide la intensidad utilizando probetas Almen La probeta es una placa de acero de muelle SAE1070 shot peenizada por un lado s lo La tensi n residual de compresi n del shot peening doblar la probeta Almen formando un arco convexo con respecto a la superficie shot peenizada FIGURA 12 5 La altura de la flecha de la probeta Almen depende de la energ a del chorro de las bolas y su medida es muy fiable Existen tres tipos de probetas Almen utilizadas seg n la aplicaci n del shot peening Cuanto m s intenso es el shot peening m s espesa es la probeta o
6. iz fluorescente est Parcial 100 mini representado en verde amarillo verdoso bajo UV A medida que los impactos de shot peening quitan el barniz de verde el material azul es m s y m s visible hasta indicar la cobertura completa El proceso de control PEENSCAN a demostrado ser superior al control por lupa con amplificaci n x 10 EQUIPO DE SHOT PEENING AUTOMATIZADO En el mundo entero las fabricas MIC est n equipadas de m quinas de Shot Peening automatizadas y semejantes Cuando es necesario esa red permite duplicaci n o translado eficaz econ mico y fiable de un proceso de shot peening entre dos fabricas MIC MIC propone tambi n el shot peening controlado por ordenador SPCO El SPCO est destinado a las piezas cr ticas que necesitan una grabaci n de los datos adem s de nuestro certificado de conformidad a las especificaciones de shot peening AMS S 13165 MIL S 13165C AMS 2430 NFL 06831 832 etc Les piezas cr ticas que integran el shot peening desde el dise o deben utilizar el SPCO tal y como es especificado el la norma AMS 2432 por ejemplo 48 MIC a desarollado m quinas auto controladas por ordenador capaces de presentar sobre pantalla controlar y de documentar los par metros siguientes del procedimiento de shot peening o Presi n de aire y caudal de bolas a cada boquilla o Velocidad de rotaci n y caudal de bolas a cada turbina o Velocidad de rotaci n y o de traslaci n de la
7. norma AMS S 13165 Es importante anotar que si se pide un control sin destrozo debera realizarse antes el shot peening El shot peening tiende a ocultar y o a cerrar grietas peque as de manera superficial lo que falsea los resultados del control sin destrozo Metal improvement Company tiene m s de cincuenta a os de experiencia en estudio de la elecci n de los par metros del shot peening MIC esta especializado en la elecci n del t po de bolas y de las intensidades apropriadas para todas las aplicaciones sobre la corrosi n bajo tensi n y o fatiga Existe una lista de los servicios t cnicos del mundo entero al final de este manual t cnico 12 1 Internal Metal Improvement Co Memo
8. obada de nuevo para asegurarse que no hubo desvio de los par metros de tratamiento En caso de largos ciclos de tratamiento se executar n controles de intensidad en el transcurso de la produci n con arreglo a las exigencias de calidad me e N Punto de Saturaci n Saturaci n control de intensidad El control inicial de un procedimiento durante su desarollo necesita que se establezca una curva de saturaci n El tiempo de saturaci n est definido en el primer punto de la curva a partir del cual duplicando el tiempo de exposici n la altura de arco aumentar s lo de un 10 La curva de saturaci n se define shot peenizando una serie de probetas en una m quina Tiempo de exposici n T 2T ajustada para determinar el tiempo de saturaci n Flecha Almen l l l l l l FIGURA 12 7 Curva de Saturaci n La FIGURA 12 7 muestra que duplicando el tiempo de shot peening de la probeta Almen 2T respecto al tiempo inicial T la altura del arco Almen aumenta de menos de un 10 Eso significa que el proceso alcanza la saturaci n en tiempo T La saturaci n establece la intensidad real del chorro de bolas en una zona precisa de la pieza y permite el ajuste especifico de la m quina Es importante que no se confunda la saturaci n con la cobertura La cobertura est descrita en el pr ximo capitulo como el porcentaje de la superficie cubierta de impactos de shot peening Se utiliza la saturaci n pa
9. or el uso de bolas inaceptables La FIGURA 12 2B ampliaci n x100 muestra lo que debe ser una superficie correctamente Shot Peenizada El di metro de las bolas debe ser uniforme La energ a del impacto transmitida por la bola es funci n de su masa y de su velocidad Una bola m s gruesa tiene una masa y una energ a de impacto m s importante Si se utiliza para el Shot Peening una mezcla de bolas de tama os diferentes las m s gruesas crear n zonas de tensi n residual mucho m s profundas La capa en tensi n ser heterog nea y ocasionar resultados incoherentes a fatiga La FIGURA 12 3A presenta un lote de bolas de tama o y de forma correctas La FIGURA 12 2B presenta bolas inaceptables FIGURA 12 2A Da o de Superficie Creado por Bolas Rotas FIGURA 12 28 Estado de Superficie Tipico con Bolas de Buena Calidad FIGURA 12 3A Bolas de Buena Calidad para el Shot Peening FIGURA 12 3B Bolas Inaceptables de Mala Calidad OINiIWIdiJ3OAd 130d 1JOALNO 45 Para eliminar correctamente las bolas demasiadas gruesas o peque as MIC utiliza un sistema de tamizado din mico Para eliminar de manera correcta la bolas rotas se introducen las bolas dentro de un separador con espirales interiores abiertas y exteriores envolventes El sistema tiene por base la diferencia de velocidad entre las bolas esf ricas que ruedan y las bolas rotas que avanzan de golpe La introducci n de las bolas se hace por un tubo a la cumbre
10. pieza o Velocidad de desplazamiento de las boquillas o Tiempo de ciclo Estos par metros est n vigilados de manera permanente y comparados a valores l mites que est n programados Si se nota un desvio la m quina se para automaticamente al segundo e indicar la naturaleza y la extensi n del fallo La m quina no podr volver a tomar su ciclo hasta que no corrigan los par metros Un informe del hist rico del tratamiento se imprime al final del ciclo SPCO Toda interrupci n del procedimiento se grabar en ese documento Ese informe est archivado por el servicio calidad MIC y queda a disposici n para consulta La FIGURA 12 10A presenta una m quina SPCO utilizada para el shot peening de agujeros interiores de piezas aeron uticas La FIGURA 12 10B presenta una m quina SPCO con boquillas m ltiples Estas dos figuras presentan al lado de cada m quina sus unidades de mando y de control FIGURA 12 10A Maquina Controlada por Ordenador con Lanza para Shot Peening de Agujeros e FIGURA 12 10B Maquina Controlada por Ordenado con Multiples Boquillas ETUDIO DE CASO APLICACION El SPCO AUMENTA LA DURACION DE VIDA DE LAS TURBINAS El SPCO ha conocido un gran interes cuando la FAA a valorizado el aumento del potencial de una turbina aeron utica de 700 a 1500 ciclos de vuelo entre dos revisiones Esa ventaja ha permitido a este motor concebido para los aviones militares de penetrar el mercado de la aviaci n civil Ha
11. ra calcular el tiempo de exposici n que define la intensidad La saturaci n y la cobertura no se producen necesariamente al mismo tiempo Eso es debido a que la cobertura est determinada sobre la superficie de la pieza real siendo m s o menos dura Se determina la saturaci n utilizando probetas Almen de acero de muelle SAE1070 tratadas a 44 50 HRC CONTROL DE COBERTURA La cobertura completa de una superficie shot peenizada es esencial para poner en ejecuci n un shot peening de alta calidad La cobertura es la relaci n entre la superficie inicial y la superficie cubierta por las huellas del shot peening La ek ta FIGURA 12 8A Cobertura Completa grietas de corrosi n bajo tensi n y de fatiga pueden de Shot Peening cobertura no debe nunca ser inferior a un 100 porque sino las desarollarse en una zona sin shot peening a n que sea m nima Las imagenes aqui abajo muestran una cobertura completa y una cobertura parcial Si la cobertura especificada es superior a un 100 por ejemplo 150 200 significa que el tiempo de tratamiento ser el tiempo para realizar el 100 multiplicado por ese factor Una A 12 88 Oberta Parcial de cobertura de un 200 duplica el tiempo necesario para el Shot Peening tratamiento a un 100 47 PEENSCAN Control de la cobertura Es bastante f cil determinar la tasa de cobertura del shot peening sobre materiales blandos ya que los impactos son muy visibles Una lupa con amplificaci n x 10
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