220017 Ciencia de materiales 1. Introducción Es posible definir al

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220017 Ciencia de materiales
Choque térmico
1. Introducción
Es posible definir al choque térmico como el agrietamiento en materiales como
resultado de un cambio brusco de temperatura. Los materiales cerámicos y los vidrios
son particularmente vulnerables a este tipo de fallo. No obstante, son muy utilizados
en aplicaciones a elevada temperatura debido a su alto punto de fusión.
Los materiales cerámicos son excelentes aislantes térmicos y eléctricos debido a
que no son conductores, por tanto, cuando se calientan, conservan la energía
calorífica y tardan en enfriarse. Además, no presentan grandes dilataciones térmicas,
por lo que requieren de un elevado gradiente de temperatura para mostrar una
dilatación significativa.
Cuando un material cerámico se calienta hasta temperaturas muy elevadas, un
enfriamiento repentino induce tensiones internas en el material, ya que la superficie se
encuentra a una temperatura muy inferior a la existente en el núcleo de la pieza. Estas
tensiones pueden provocar el agrietamiento y, si la diferencia de temperaturas es lo
suficientemente grande, la fractura del material.
2. Objetivos
- Conocer el fenómeno de choque térmico en cerámicas.
- Saber evaluarlo.
- Analizar los datos obtenidos y presentarlos.
3. Materiales
- Horno mufla.
- Pinzas.
- Guantes.
- Recipiente metálico con agua.
- Piezas de porcelana.
- Espray de líquidos penetrantes para el revelado de grietas (ensayo no destructivo).
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Choque térmico
4. Desarrollo de la práctica
-Introduzca en el horno mufla, que deberá estar a 300 º C, 4 piezas de cerámica
vitrificada. Utilice las pinzas y guantes.
-Prepare el recipiente metálico con agua.
-Después de 10 minutos en el horno, retire una de las probetas y sumérjala
rápidamente en el agua. El horno debe estar abierto el mínimo tiempo posible.
-Suba la temperatura a 500 º C, espere que ésta se estabilice y espere 10 minutos
más para sacar otra pieza.
-Mientras tanto, secar la primera pieza y rociar con el espray revelador. Dejar actuar
unos minutos, lavar y secar la pieza. Si aparecen fisuras, marque con un rotulador 5
líneas de longitudes l1, l2, l3, l4 y l5 (mm) y contabilizamos las intersecciones fisura-línea
que se producen en cada una de ellas (I1, I2, I3, I4 y I5).
-Cuando llegue el momento, saque del horno la segunda pieza y sumérjala
rápidamente en agua.
-Suba la temperatura a 1000 º C, espere a que se estabilice la temperatura y espere 5
minutos para sacar las últimas 2 piezas.
-Mientras tanto, repita el proceso con la segunda pieza: secarla, rociarla con el spray,
limpiarla, marcarla y contabilizar las intersecciones en cada línea.
-Retire del horno las últimas dos piezas, sumergiendo una de las piezas en agua y
dejando la otra pieza sobre un refractario, tenga cuidado de no tocar la pieza.
-Con la tercera pieza repita el mismo proceso que en las piezas anteriores.