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Procesos de Manufactura USIL
Curso:
PROCESOS DE MANUFACTURA
TEMA
ENSAYO DE MATERIALES
(Destructivos y no destructivos
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Procesos de Manufactura USIL
INTRODUCCI!N
Los ensayos nos ayudan a conocer las propiedades de los nuevos materiales,
estos se clasifican en qumicos, metalogrficos, fsicos y mecnicos.
Los qumicos son los encargados en determinar la composicin qumica y
resistencia a los agentes qumicos del material y los metalogrficos, son aquellos
por el cual uno observa por medio de un microscopio el tratamiento mecnico y
trmico que ha sufrido el material.
Por otro lado, los fsicos son los encargados de evaluar las propiedades fsicas y
detectar heterogeneidades y defectos internos del material y los mecnicos
evalan la elasticidad y resistencia del material.
continuacin, se detallar ms a fondo las subdivisiones de las clasificaciones
ya mencionadas. dems, se presentar la empresa nacional lder en este mbito
y su respectivo anlisis foda, tambin se dar a conocer la empresa internacional
lder en la utili!acin de ensayos.
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Procesos de Manufactura USIL
ENSAYOS
"# O$%ETI&OS DE LOS ENSAYOS
"onocer las propiedades de los nuevos materiales, la influencia de la
composicin qumica o de los tratamientos trmicos.
#valuar el futuro de comportamiento de una pie!a en servicio.
$eterminar las posibles causas del fallo en servicio de una pie!a y
las formas de evitarlo en el futuro.
%eleccionar los materiales ms adecuados para un determinado uso.
'# CLASIFICACI!N DE LOS ENSAYOS
u)*icos
Met+,o-r./icos
M+cr0sco1icos#2$esde simple vista hasta &' aumentos.
Micr0sco1icos#2$esde &' aumentos en adelante.
FASES PRE&IAS
Se,ecci0n y e3tr+cci0n de ,+ 1ro4et+#2$epende del
fin a investigar (e)terior, central,paralela,
perpendicular,etc*.
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Des4+ste#2Poner al descubierto la superficie metlica
libre de impure!as y dar conformacin plana (limas,
muelas de esmeril, carborundum,diamante, papel de
esmeril*.
Pu,ido#2+btencin de una superficie reflectora( con
abrasivos o electrolticamente*.
MACROESTRUCTURA
%egregaciones
nclusiones no metlicas
-ratamientos termoqumicos
$efectos de fabricacin
+rientacin de los granos
Penetracin del temple
SE PUEDE LLE&AR A CA$O SO$RE:
o %uperficies naturales ( fracturadas*
o %uperficies preparadas sin ataque
o
%uperficies preparadas con ataque
MACRO Y MICROESTRUCTURA
#structuras de las aleaciones ( tratamientos trmicos*
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-amao y forma de los granos
/aturales de las inclusiones no metlicas
$efectos microscpicos
"orrosiones intregranulares
"apas superficiales
F)sicos
Ens+yos t5r*icos
"onsiste en medir alguna propiedad del metal en funcin de la
temperatura o el tiempo. #n los mtodos trmicos
diferenciales se mide la diferencia de la propiedad del metal
problema respecto a un testigo, permiten determinar los
puntos crticos ya que al cambiar la estructura se producirn
cambios bruscos en la propiedad medida.
Ens+yos *+-n5ticos
"onsisten en medir variaciones de alguna propiedad
magntica debida a perturbaciones estructurales.
Ens+yos e,5ctricos
"onsisten en medir variaciones de alguna propiedad elctrica
debida a perturbaciones estructurales.
Ens+yos de 1enetr+ci0n su1er/ici+,
"onsisten en detectar defectos superficiales haciendo entrar a
a la pie!a en lquido que posteriormente se detecta con
mtodos adecuados. "abe citar 0
Por e)udacin de aceite
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Por fluorescencia
Por e)udacin de un lquido coloreado ()ilol,
tetralina, alcohol isoproplico y ro1o rgano*.
Ens+yos de u,tr+sonidos
"onsisten en detectar defectos internos basndose en la
refle)in de las ondas sonoras al atravesar medios de
diferente densidad.
Ens+yos de r+yos 3
"onsisten en detectar defectos internos basndose en laabsorcin de rayos 2.
Ens+yos de r+yos y
"onsisten en detectar defectos internos basndose en la
absorcin de rayos y.
Mec.nicos
Ens+yos est.ticos:
-raccin
"ompresin
"i!alladura
3le)in
Pandeo
-orsin
#nsayos con tensiones mltiples.
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#nsayos de dure!a.
Ens+yos de dur+ci0n:
3atiga
3luencia
Ens+yos tecno,0-icos
TRACCI!N
#studio del comportamiento de un material sometido a un
esfuer!o de traccin progresivamente creciente, e1ercido por una
mquina apropiada, hasta conseguir la rotura.
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4ona de proporcionalidad (+5*
4ona de deformaciones permanentes (53*
4ona de estriccin y rotura (356*
COMPRENSI!N
#studio del comportamiento de un material sometido a un
esfuer!o de compresin progresivamente creciente, e1ercido por
una mquina apropiada, hasta conseguir la rotura o
aplastamiento.
CI6ALLAMIENTO
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#studio del comportamiento de un material sometido a un
esfuer!o cortante progresivamente creciente, e1ercido por una
mquina apropiada, hasta conseguir la rotura por desli!amiento
a lo largo de la seccin de ci!allamiento.
FLE7I!N
#studio del comportamiento de un material, apoyado libremente
por sus e)tremos, sometido a un esfuer!o en su parte central
progresivamente creciente, e1ercido por una mquina
apropiada, midindose la deformacin producida.
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PANDEO
#studio del comportamiento de un material, cuya longitud es
relativamente grande con respecto a la seccin, sometido a un
esfuer!o de compresin progresivamente creciente, e1ercido poruna mquina apropiada, hasta conseguir la fle)in lateral o
pandeo.
TORSI!N
#studio del comportamiento de un material sometido a un
esfuer!o de torsin progresivamente creciente, e1ercido por una
mquina apropiada, hasta conseguir la rotura.
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TENSIONES M8LTIPLES
#studio del comportamiento de un material sometido a
esfuer!os que actan en varias direcciones (tensiones
mltiples*.#nsayo de traccin esttica con probetas entalladas
.#studio del efecto de las tensiones tria)iales que se originan en
una probeta entallada al someterla a un esfuer!o a)ial de
traccin progresivamente creciente.
Ens+yos 1or c9oue: *5todo de C9+r1y
."onsiste en romper mediante un solo golpe, con un pndulo,
una probeta entallada midindose la resiliencia, 7, que es la
relacin entre el traba1o absorbido en la rotura (en 1ulios* y la
seccin de rotura (en m8*.
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DURE6A
9esistencia que oponen los materiales a de1arse penetrar por
otro ms duro.
M5todo Est.tico
Los distintos ensayos de dure!a (:rinell, ;ic
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M5todo Din.*ico
M5todo de c9oue (Po,di#2%imilar al mtodo de :rinell pero
aqu la bola acta por golpe.
M5todo de retroceso (esc,er0*etro S9ore y durosco1io#2
%e mide el retroceso de un martillo con punta redondeada de
diamante al golpear el material. #n el esclermetro de %hore el
martillo cae perpendicularmente mientras que en el duroscopio
cae pendularmente.
FATI>A
9otura de un material, con cargas variables, inferiores a la de
rotura, e incluso al lmite elstico, siempre que acten durante
un tiempo suficiente. %e denomina lmite de fatiga al m)imo
esfuer!o que no produce rotura, cualquiera que sea el nmero
de esfuer!os que acten.
-ipos de ensayos0
De tr+cci0n2co*1resi0n con es/uer;o +3i+,: Probetas de
seccin rectangular o cilndrica sometidas a un esfuer!o a)ial
alterno de traccin>compresin.
De /,e3i0n rot+tiv+: Probetas cilndricas empotradas por uno
de los e)tremos en un mandril que las hace girar a un cierto
nmero de revoluciones mientras por el otro e)tremo acta
un momento flector constante.
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Procesos de Manufactura USIL
De /,e3i0n 1,+n+: Probetas de seccin rectangular
empotradas por un e)tremo y sometidas por el otro a un
momento flector alterno.
De torsi0n:Probetas de seccin circular empotradas por une)tremo y sometidas por el otro a un momento de torsin
alterno.
FLUENCIA &ISCOSA
Conce1to de /,uenci+ viscos+ (?
$eformacin lenta en funcin del tiempo, despus de la
aplicacin del esfuer!o, de materiales sometidos a
temperaturas elevadas (?@@>&A@@B"* y cargas permanentes.
CDf(E,-,t
Re+,i;+ci0n de, ens+yo#
%e obtienen las familias de curvas de C frente a t para
distintas cargas. $el grfico se deduce la velocidad de
fluencia (dFGdt* en un instante dado para cada carga y a la
temperatura del ensayo.
%e obtienen una familia de curvas para cada temperatura.
%e obtiene la familia de rectas para un tiempo determinado
(p.e. &@@@ horas*.
%e obtiene la familia de curvas temperaturaGcarga.
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Ens+yo Tecno,0-ico
/o se pretende obtener valores cuantitativos sino un 1uicio
rpido y apro)imado sobre alguna caracterstica del material.
Ens+yo de c9is1+
"onsiste en presionar contra una muela de esmeril un tro!o
de acero observando el ha! de chispas que se obtiene, as
como el color y la forma de las mismas. %e obtiene
informacin sobre la composicin qumica.
Ens+yo de /r+ctur+
"onsiste en producir una fractura en el material por cualquier
procedimiento y e)aminarla con una lupa. %e obtiene
informacin sobre el estado del material.
Ens+yo de /or@+do
"onsiste en conocer de antemano el comportamiento del
material frente a un tipo de traba1o de for1a.
Ens+yo de des-+ste
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"onsiste en evaluar la resistencia al desgaste por ro!amiento
de los materiales midiendo el peso del mismo antes y
despus del ensayo.
Ens+yos so4re 1,+nc9+s
P,e-+do:"onsiste en doblar el material observando si
aparecen grietas en la parte e)terior de la curva. %e
obtiene informacin sobre la plasticidad del material.
Do4,e 1,e-+do0 "onsiste en doblar una lmina fina en
dos direcciones perpendiculares observando si aparecen
grietas.
Do4,+do +,tern+tivo0 "onsiste en doblar una lmina fina
H@B hacia uno y otro lado contando el nmero de veces
requerido para que la lmina se rompa.
Recu1er+ci0n e,.stic+0 "onsiste en doblar una lmina
fina un determinado ngulo I, de1ando posteriormente la
lmina en libertad y midiendo el ngulo final I&. I>I& se
denomina ngulo de recuperacin elstico.
E*4utido0 "onsiste en medir la capacidad para resistir
deformaciones hasta la aparicin de roturas al embutir en
la plancha una pie!a esfrica. %egn el aspecto que
presenta la rotura se obtiene informacin sobre la calidad
de los tratamientos trmicos
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Procesos de Manufactura USIL
Ens+yos so4re tu4os
Do4,+do: "onsiste en rellenar un tubo de paredes
delgadas con plomo o arena y doblar en torno a un
yunque midiendo el ngulo en el que aparece la primera
grieta.
P,e-+do: "onsiste en colocar el tubo entre dos planchas
presionando hasta que las paredes interiores se unen o
adaptan a una pie!a rectangular colocada en su interior.
%e e)amina si aparecen grietas.
Ens+nc9+*iento: "onsiste en doblar hacia fuera los
bordes del tubo J@B, H@B y &K@B observando si aparecen
grietas.
Presi0n interior: "onsiste en introducir lquidos o gases
a elevada presin observando si aparecen grietas #
Ens+yos so4re v+ri,,+s y +,+*4res
%e reali!an ensayos de doblado, doblado alternativo,
plegado, doblado con entalla, arrollamiento (enroscar un
alambre en torno a otro de igual dimetro y despus se
endere!a observando la superficie* y torsin (se su1eta el
alambre por un e)tremo y se hace girar por el otro
contando el nmero de vueltas necesario para romperlo*.
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Procesos de Manufactura USIL
# EMPRESA INTERNACIONAL
TEBMETALL Met+,,ur-ic+, So,utions S#L#
TEBMETALL etallurgical %olutions %.L., es una empresa de ingeniera,
especiali!ada en el +n.,isis de *+teri+,es, que se constituye en
stigarraga, Mipu!%iderrgico>ecnico.
9econocida por su e)celencia y eficiencia en el +n.,isis de *+teri+,es, con
entrega de soluciones tcnicas acertadas, que me1oran la calidad de sus
materias primas, procesos y productos.
TEBMETALL cuenta a su disposicin en su laboratorio de ens+yo de
*+teri+,es con toda la gama de equipos para llevar a cabo una
caracteri!acin microscpica, mecnica y qumica de materiales metlicos
y cermicos, entre otros se destacan0
Cort+dor+s de alta velocidad y de corte micromtrico,
&. Li@+dor+s y 1u,idor+sautomticas,
8. Microsco1io 01ticode m)ima resolucin, elevada calidad de imagen
con todas las tcnicas de contraste disponible y soft=are para llevar a
cabo anlisis cuantitativos.
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?. Dur0*etro 9oc
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# Microdure;+:en muchas ocasiones, los problemas que se plantean al
caracteri!ar metalrgicamente los metales, estn asociados a determinar
la dure!a de reas muy pequeas, como por e1emplo la variacin de
dure!a de la capa cementada o bien identificacin de constituyentes que
conforman la microestructura de un acero. #l equipo del cual se hace uso
para esta medicin, tambin consta de un penetrador de diamante, de
carcter piramidal y usa cargas que varan entre &@ y &@@@ grs.
Ens+yos Mec.nicos:
Los ens+yos *ec.nicosque el laboratorio est en condiciones de llevar a
cabo son0
"# Tr+cci0n2Co*1resi0n: mquina universal 6oytom de carga unia)ial,
con capacidad m)ima de carga de &@ -n., rango de velocidades de
'# despla!amiento de cabe!al y accesorios de e)tensometra para ensayar
probetas cilndricas y planas, de acuerdo a norma %- #K.
# F,e3i0n0 capacidad de ensayos en materiales metlicos y ladrillos
refractarios, con dispositivo para ensayos en tres y cuatro puntos y uso
de L;$-.
# Ten+cid+d +, i*1+cto: ensayos de fle)in por impacto, "harpy, segn
norma %- #8?>@J a temperatura entre 8' y >&H@ B" y ?@ Ngm. #ste
ensayo permite medir la energa total absorbida durante la fractura del
material.
# Ten+cid+d + ,+ /r+ctur+: ensayo para la determinacin del F+ctor de
intensid+d de tensiones *edido en condiciones de de/or*+ci0n
1,+n+ BIC, segn norma %- #?HH>@'. #ste factor se puede
considerar como una propiedad del material y que describe la capacidad
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de ste para soportar defectos equivalentes a grietas, sin que ello
signifique fragilidad del mismo.
# Te*1er+tur+ de tr+nsici0n: una de las principales utilidades del ensayo
"harpy es la determinacin de la te*1er+tur+ de tr+nsici0n, dctil>
frgil, la cual permite reali!ar la seleccin de aceros, respecto a su
resistencia a la fractura frgil. #l rango de medicin de esta temperatura
vara entre 8' y >&H@ B".
Ens+yos de tr+t+*ientos t5r*icos:
"# Te*1,+4i,id+d: determinacin de curvas de templabilidad a travs del
ensayo ominy, considerando variables como la composicin qumica del
acero, temperatura de homogeni!acin y tamao de grano austentico
original.
'# DiseGo y re+,i;+ci0n de tr+t+*ientos t5r*icos: estudios sobre la
aplicacin de tratamientos trmicos en productos de acero que necesitan
satisfacer determinadas propiedades mecnicas, a travs de definir
variables tales como0 tiempo y temperatura de homogeni!acin qumica y
microestructural, velocidad de calentamiento o enfriamiento y atmsfera.
Met+,ur-i+ de 1o,vos *ec.nicos:
#ntre los ensayos y anlisis que nuestro laboratorio est en condiciones de
llevar a cabo son0
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Procesos de Manufactura USIL
"# Co*1+ct+4i,id+d de 1o,vos *et.,icos: determinacin de curvas de
compactabilidad unia)ial en polvos metlicos y cermicos, que permiten
evaluar la relacin que e)iste entre los polvos metlicos, con sus
caractersticas fsicas, y la presin de compactacin y que definen lo que se
denomina la Qdensidad en verdeR.
'# C+r+cteri;+ci0n de 1o,vos *et.,icos y cer.*icos: diferentes ensayos
son los que se llevan a cabo en la caracteri!acin fsica de polvos, ya sea
metlicos como cermicos, entre los cuales se destacan0 determinacin de
densidades volumtrica, aparentes, reales, granulometra, porosidad
aparente y verdadera, morfologas y distribucin de tamao.
# E*1res+ N+cion+,
$entro de las empresas peruanas hemos podido destacar la productividad y
capacidad de asesoramiento de esta.
H>yN INSPECCIONES S#A
M S / /%P#""+/#% %, es una empresa peruana que brinda servicios
de Ens+yos No Destructivos y Contro, Industri+,, brindando soluciones
empresariales ba1o estndares internacionales que garanti!a un servicio y
compromiso con la el edio mbiente.
"on estos ensayos la empresa, busca prevenir accidentes y evitar riesgos
de vidas humanas yGo parali!acin de servicios, adems de garanti!ar la
integridad fsica del producto a emplear en la fabricacin o proceso a seguir.
$entro del servicio reali!ado por la empresa My/ inspecciones %.,
encontramos las siguientes0
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Procesos de Manufactura USIL
Tltrasonido
#s un mtodo usado para inspeccin no destructiv+, %on utili!adas para
detectar defectos superficiales e internos, que basndose en la
propagacin de ondas de altas frecuencias introducidas en el material
inspeccionado. Las ondas atraviesan el material con cierta atenuacin, para
luego refle1ar, detectar y anali!ar en un osciloscopio para definir su
ubicacin, profundidad y dimensin de las discontinuidades.
La inspeccin por Tltrasonido es muy usada en la inspeccin de
fundiciones, for1a y soldaduras y donde e)iste la necesidad detectar fallas
internas y e)ternas.
Las aplicaciones se dan en "alderos, 6ornos de 9efinera, -anques de
MLP, Puentes ;ehiculares, #structuras etlicas, -ubera para -ransporte
de M/;, Petrleo y derivados, -uberas 3or!adas de "entrales
6idroelctricas, etc.
Principales ;enta1as0
U Puede ser usado en la inspeccin de materiales ferrosos y no ferrosos.
U ndicadores que muestran de forma instantnea las discontinuidades.
U lto poder de penetracin, que permite detectar discontinuidades en
grandes espesores.
U Portabilidad del equipo, ya que se lleva el indicador al n %itu.
Lquidos penetrantes
La finalidad de este mtodo es detectar discontinuidades que apare!can en
la superficie de la pie!a. #ste puede ser utili!ado tanto en materiales
ferrosos y no ferrosos, tiene la venta1a de ser un ensayo rpido, fcilmente
aplicable y relativamente barato. #sta tcnica se clasifica en dos tipos0 -inte
3luorescente y -inte ;isible.
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Procesos de Manufactura USIL
Partculas magnticas
$etecta discontinuidades superficiales y sub>superficiales (pr)imos a la
superficie mas no abierta a la misma* de la pie!a. #l mtodo de Partculas
agnticas es utili!ado en materiales ferromagnticos, tiene la venta1a de
ser un ensayo que permite mayor sensibilidad para detectar
discontinuidades pequeas, porttil y en la mayora de los casos un ba1o
costo. %e aplican dos mtodos0 ;a %eca (visible* y ;a 6meda (visible y
fluorescente*.
nspeccin visual
#s el mtodo de ensayo no destructivo ms ampliamente utili!ado. #s de
fcil aplicacin, los resultados son rpidos y normalmente el costo es ba1o acomparacin de otros mtodos de inspeccin. Tsualmente una pie!a o
elemento antes de ser inspeccionada por otros mtodos de ensayos,
deber ser inspeccionada visualmente.
Principales ;enta1as0
U :a1o costo, comparado con el resto de ellos.
U %e aplica en materiales ferrosos y no ferrosos.
U 9esultados rpidos, y decisin inmediata.
U Puede ser aplicado durante el proceso, permitiendo su correccin
oportuna.
9eplicas metalografcas
#l anlisis micro>estructural por rplicasV es un mtodo que se aplica Qn
%ituR (no destructiv+ ya que con el uso de un folio plstico (rplica*
alumini!ado y reactivos adecuados, como el /ital de 8 a 'W que es el
reactivo de ataque ms ampliamente usado para los aceros, hace posible
obtener micro estructuras metalrgicas en materiales ferrosos y no ferrosos.
La rplica copia la estructura del material para luego ser anali!ado en el
laboratorio con la ayuda de un microscopio el cual permite visuali!ar y
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Procesos de Manufactura USIL
fotografiar digitalmente en la computadora hasta &@@@ aumentos. La
finalidad del anlisis metalogrfico es determinar la distribucin de las fases
presentes, determinar el tamao de grano su morfologa y cantidad,
corrosin intercristalina y micro fisuras. plicado en calderos, 6ornos de
9efineras, aquinarias Pesadas, etc.
edicin de dure!a
todo aplicado con la finalidad de determinar la dure!a actual del material.
acrografa
%u finalidad es observar la interface del metal base con el metal de aporte,
verificando la fusin del material. plicado en fundiciones, for1a, soldadura,
etc
#nsayos mecnicos
todo que se aplica a especmenes de prueba utili!ando esfuer!os
mecnicos, como traccin, doble! e impacto. plicado principalmente en
calificacin de soldadores y procedimiento de soldadura.
# FODA de ,+ e*1res+
Fort+,e;+
6aber participado en diferentes inspecciones nacionales e
internacionales.
-rato personali!ado y cumplimientos de estndares internacionales
de calidad y seguridad.
9espeto del edio mbiente
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Procesos de Manufactura USIL
O1ortunid+des
#l apogeo por el que pasa el Peru, en cuanto a
megaconstrucciones.
"ompetidores dbiles
De4i,id+des
3alta de implementos de nuevos ensayos.
$esarrollo de maquinas ba1o su propia marca, como la empresa
-#N#-LL en argentina ha desarrollado.
A*en+;+s
Presencia de un posible competidor con mayores estndares de
calidad e %+.
CONCLUSIONES
"# #n los ensayos se utili!a las propiedades fsicas y fisicoqumicas de los
materiales y sus correlaciones con los distintos campos de energa.
'# "ada mtodo es de aplicacin especfica para un determinado tipo de
problema o material.
# "ada mtodo se puede aplicar segn distintas tcnicas, con determinado
alcance y limitaciones.
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Procesos de Manufactura USIL
# #n la generalidad de los casos, la informacin se recibe a travs de
indicaciones que se pueden relacionar con discontinuidades, variaciones
estructurales, dimensiones etc.
# Para la aplicacin de cada mtodo, se requiere de calibraciones especficas
en base a patrones o elementos de referencia, a fin de poder evaluar las
indicaciones obtenidas.
# La aplicacin de cualquier mtodo de ensayo no destructivo requiere
siempre de un procedimiento escrito.
#n la aplicacin de estos mtodos, siempre se deben tener en cuenta
parmetros tales como material, proceso de fabricacin, tipo de
defectologa, de manera de desarrollar un procedimiento escrito que
permita asegurar que la tcnica utili!ada es adecuada a los fines
perseguidos.
J# Para la implementacin del procedimiento se requiere de equipamiento
especfico y personal calificado y certificado, es decir que tenga buena
formacin terica > prctica y e)periencia.
$I$LIO>RAFIA
8@&@ -#N#-LL
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Procesos de Manufactura USIL
http0GG===.temecanicosG
(consulta&8 de ayo del 8@&@*
8@&@ -#N#-LL
http0GG===.tetratamientos>
termicosG(consulta&8 de ayo del 8@&@*
8@&@ -#N#-LL
http0GG===.te