Prueba de chispa para grados de acero para herramientas y química

Una prueba de chispa muele una muestra contra una rueda de alta velocidad hasta que las virutas salen ardiendo. Cada grado de acero para herramientas arde con su propio estallido, chorro, color y forma, y un probador experimentado compara lo que ve con muestras conocidas y nombra el grado. Cuesta una amoladora y unas pocas barras de referencia, y es la verificación de identidad más rápida que tiene un taller de herramientas. Esta página expone la configuración que hace repetible la lectura, lo que el estallido dice sobre el carbono y la dureza, y lo que cada elemento de aleación hace a la chispa. Está escrita para el punto en que llega una barra sin papeles, o una pieza vuelve de servicio con su historial perdido.

Lo que la prueba puede y no puede decidir

Una prueba de chispa separa grados y señala una discrepancia. Chispear una barra contra una muestra de referencia del grado del pedido le dice en un minuto si los dos son el mismo material, y chispear un montón mezclado de recortes lo vuelve a clasificar en familias. Lo que la prueba no hace es producir una química. Dos probadores mirando el mismo estallido con luz diferente lo describirán de manera distinta, y la lectura se mueve con la vista del que la hace, así que el resultado es una coincidencia o una discrepancia contra una muestra y nunca una cifra de carbono o cromo.

Esa es la división del trabajo en un pedido de acero para herramientas. La prueba de chispa pertenece al taller y a la inspección de recepción, donde la pregunta es si esta barra es el grado que se pidió. La composición en el certificado es una cadena separada que comienza con el análisis de cuchara en la acería, como se expone en la página de prueba de la química de una colada de acero para herramientas, y el papeleo que llega con la entrega se verifica contra el pedido en la página de verificación de calidad del acero para herramientas.

La configuración que hace repetible la lectura

La chispa es una viruta de acero ardiendo en el aire, así que cualquier cosa que cambie la viruta cambia la lectura. El procedimiento publicado fija la rueda, la presión y la luz, y pide al probador que mantenga un juego de muestras cuyo grado y dureza sean conocidos. Los puntos siguientes son los que deciden si dos lecturas tomadas con una semana de diferencia pueden compararse siquiera.

Punto de configuración	Lo que la prueba requiere	Por qué importa para la lectura
Velocidad de la rueda	Una amoladora de alta velocidad que funcione a 10,000 a 20,000 rpm	La chispa es la viruta ardiendo en el aire. Por debajo de esa velocidad las virutas salen demasiado frías para arder en un chorro legible.
Tamaño y grano de la rueda	Una rueda abrasiva de 2 a 3 in. (50.8 a 76.2 mm) de diámetro, aproximadamente grano 40	Una rueda pequeña y un grano grueso toman un corte ligero que arroja un chorro limpio en lugar de calentar la muestra.
Condición de la rueda	Rectifique la rueda para que no esté cargada con grano de esmerilados anteriores	El grano cargado corta más frío y arroja chispas que no pertenecen al acero que tiene delante.
Presión de contacto	No use presión que frene la rueda abrasiva	Una rueda arrastrada a una velocidad menor quema el acero de manera diferente y aleja el patrón del estallido de la muestra de referencia.
Superficie de la muestra	No pruebe una capa superficial decarburizada o con cascarilla	La capa superficial no es el acero que se pidió. Una piel decarburizada chispea como un material de menor carbono que la barra debajo de ella.
Luz	Luz difusa, una sala que no esté ni muy iluminada ni oscura	El color es la mitad de la lectura y se lee contra el entorno. El mismo estallido se lee de manera diferente en una nave brillante y en un rincón oscuro.
Muestras de práctica	Arme un juego de muestras identificadas por grado y dureza y chispéelas a diario	Las porciones brillantes y oscuras de un estallido se aprenden a ojo. Un probador que no ha mirado una muestra conocida recientemente está leyendo la comparación de memoria.

La práctica recomendada para la prueba de chispa, de la sección de prueba de chispa de Tool and Die Making Troubleshooter. Las muestras de referencia son las identificadas en las propias muestras.

Carbono y dureza en el estallido

El carbono fija el tamaño del estallido. Un acero de bajo carbono arroja un estallido corto y escaso y el chorro continúa más allá de él, mientras que un acero para herramientas de 1% de carbono arroja un estallido grande y complicado con muchas bifurcaciones. La dureza se suma a esa lectura. Una barra endurecida arroja un patrón más largo y denso que el mismo grado en condición recocida, así que un probador que compara una pieza endurecida contra una muestra recocida tiene que esperar la diferencia antes de llamarla discrepancia. Por eso se mantiene un juego de referencia en la misma condición que las piezas que se verifican, y por eso la prueba no se realiza sobre una superficie decarburizada o con cascarilla, que chispea como un acero de menor carbono que el material debajo de ella.

Lo que cada elemento de aleación hace a la chispa

Los elementos de aleación trabajan en la dirección opuesta al carbono. Suprimen el estallido y añaden color y forma, y el probador lee el grado de esa combinación. En los grupos de acero para herramientas las separaciones útiles son las que hay entre las familias de trabajo en frío, trabajo en caliente y alta velocidad, que difieren en contenido de cromo, tungsteno, molibdeno y vanadio.

Elemento	Lo que hace a la chispa	Lo que el probador está leyendo
Carbono	Cuanto mayor es el carbono, más abundante y más complicada es la explosión	La intensidad de la explosión es la lectura de carbono. El acero endurecido proyecta un patrón más largo y denso que el mismo grado en estado recocido.
Silicon	Suprime la explosión de carbono y arde de color rojo oscuro	Una explosión suprimida sobre un chorro rojo oscuro apunta al silicio como desoxidante más que a un acero de bajo carbono.
Cromo	Suprime el chorro de chispas y arde de color naranja brillante	El color naranja corresponde a los carburos. El cromo eleva la templabilidad y la resistencia al desgaste, y eleva la temperatura de temple, por lo que las familias de alto cromo se leen de forma distinta al acero al carbono.
Níquel	Suprime ligeramente el chorro y la explosión, y termina el chorro con una lengua bifurcada	Una lengua bifurcada al final de un chorro por lo demás tranquilo es la firma del níquel.
Tungsteno	Suprime los efectos de los demás elementos y arde con un patrón de lengua naranja brillante	El tungsteno anula el resto de la lectura, por lo que un acero rápido chispea en un patrón determinado principalmente por su contenido de tungsteno.
Vanadio	Aclara el chorro de chispas en su conjunto	El vanadio se lee como brillo general más que como una explosión o un color separados.
Molibdeno	Produce una punta de lanza característica	La punta de lanza es la firma individual más útil en los grupos de aceros para herramientas, porque los grados de trabajo en caliente y de acero rápido se separan por su contenido de molibdeno.
Manganese	Tiene un efecto mínimo cuando el acero contiene cantidades moderadas o grandes de otras aleaciones	El manganeso es un desoxidante y una adición para la templabilidad, y no determina la lectura en un acero para herramientas aleado.

La firma de chispa de cada elemento de aleación, de la sección de prueba de chispa de Tool and Die Making Troubleshooter, a su vez tomada de las tablas de chispas de Bethlehem Steel y Carpenter Technology.

Leídas en conjunto, esas firmas son lo que hace que un acero rápido se vea diferente de un acero de trabajo en frío en la muela. Un grado al tungsteno entierra las firmas de todo lo demás en una lengua naranja brillante, un grado al molibdeno muestra una punta de lanza, y un grado al cromo muestra un chorro naranja intenso con una explosión suprimida. Los grados y sus rangos de composición se enumeran en la Tabla de composición del acero para herramientas, y los mismos elementos son los que separan una familia de otra en la tabla de propiedades del acero para herramientas.

Dónde termina la prueba y empieza el certificado

Una prueba de chispa responde rápidamente a una pregunta de taller, y conviene tener claro qué preguntas no responde. No puede separar una fusión convencional de una refusión ESR o VAR del mismo grado, porque la refusión cambia la limpieza y la estructura, no la química. No puede medir la dureza, que corresponde a la página de métodos de ensayo de dureza, y no puede detectar defectos internos como inclusiones, porosidad o segregación central, que es el tema de la página de defectos en barras forjadas y la página de macroataque y segregación de carburos.

La regla práctica es que una prueba de chispa es un cribado y un certificado es el registro. Si el cribado indica que la barra es del grado equivocado, deténgase y plantéelo al proveedor antes del mecanizado, porque una confusión detectada en la inspección de recepción cuesta una llamada telefónica y la misma confusión detectada después del temple cuesta la pieza. Si el cribado indica que la barra coincide, el certificado del fabricante y el número de colada son lo que documenta el trabajo.

A dónde ir después

Los grados se describen uno por uno en las páginas de grados, incluidos D2, A2, O1, S7 y H13, y el lado de aplicaciones está indexado en la Buscador de materiales de acero para herramientas. Cuando la lectura es un color más que una explosión, las temperaturas detrás de esos colores se tabulan en la Tabla de colores de temperatura del acero.

Leer esta página frente a su propia práctica

Esta página es un resumen de referencia de la práctica de taller publicada y no es una especificación de Aobo Steel ni un procedimiento de prueba nuestro. La apariencia de la chispa depende de la muela, la luz y la experiencia del probador, y una lectura es una comparación con una muestra conocida más que una medición. La liberación del material para producción se decide por el certificado de ensayo del material y la práctica de inspección vigente en su planta.

Fuente, Tool and Die Making Troubleshooter, R. M. Leed, Society of Manufacturing Engineers, 2003.