Análisis de Fallas y Procesos Metalúrgicos

El Cimav cuenta con un grupo de investigadores que tiene el conocimiento para realizar desde estudios de inspección hasta diagnósticos que permiten generar recomendaciones para corregir, disminuir o prevenir defectos en piezas industriales. Los trabajos se realizan con el Tomógrafo Computarizado de Rayos X (marca NIKON, modelo XTH225, con potencia de 225 KV y resolución de hasta 4 micras).

El tomógrafo tipo industrial tiene la capacidad de realizar:

• Inspección no destructiva de piezas de diferentes tipos de materiales: metálicos (puros y aleaciones), poliméricos, cerámicos y compuestos.
• Estudios de radiografía de alta resolución a través de escaneo por rayos X
• Análisis y reconstrucción en 3D de piezas de geometría complicada haciéndola girar 360 grados (con la posibilidad de obtener imágenes en 3D de la pieza completa sin destruirla).
• Análisis de imágenes en 3D para realizar cortes virtuales en 3 ejes (X, Y o Z).
• Medición de dimensiones internas y externas de piezas de geometría complicada.
• Análisis de piezas con una resolución de hasta 4 micras.
• Análisis del interior de una pieza hasta partes completas de maquinaria.
• Detección de defectos internos, de manera no destructiva, en diferentes piezas.

Con el tomógrafo se pueden realizar pruebas no destructivas debido a que permite analizar piezas sin afectarlas, destruirlas o alterar su funcionamiento. Este tipo de pruebas evita la destrucción de piezas que pueden ser costosas, únicas o parte fundamental de un proceso de producción.

Existen diferentes tipos y métodos de pruebas no destructivas dependiendo del nivel de penetración con el que se desee analizar una pieza. Los investigadores del Cimav realizan pruebas a nivel superficial (se utiliza la técnica de líquidos penetrantes), medio o sub-superficial (a través de la técnica del principio de capilaridad de los líquidos penetrantes, en donde primero se aplican los líquidos, y después se aplica un revelador que indica en donde está la grieta o imperfección del material), la técnica de ultrasonido detecta defectos desde sub-superficiales hasta defectos internos, y para niveles de mayor profundidad en las piezas se utilizan la radiografía de alta resolución y la Tomografía computarizada de rayos X, barriendo la pieza completa y reconstruyendo imágenes en 3D.

En esta área el equipo de trabajo cuenta con amplia trayectoria y experiencia para llevar a cabo desde proyectos de investigación hasta servicios para la industria electrónica, aeroespacial, automotriz, médica y de la construcción por mencionar sólo algunas.

Los trabajos son diversos y los especialistas los llevan a cabo según los requerimientos de cada empresa, por ejemplo:

Para la industria electrónica detectan defectos internos tanto en piezas soldadas en tablillas electrónicas como en componentes electrónicos solos. Cuentan con la posibilidad de observar piezas muy pequeñas, microchips, uniones soldadas o porosidades. Además, realizan pruebas para validar productos con base en la norma oficial y corroborar que se cumpla. Si el producto no acredita las pruebas lo clasifican como pieza rechazada y hacen una recomendación para que la empresa corrija la falla. Los investigadores realizan mediciones, análisis de fallas, prevenciones, estudios profundos, recomendaciones y proyectos de validación de nuevos productos electrónicos, entre muchos otros servicios.

Para la industria aeroespacial pueden escanear piezas estructurales para la construcción de aviones. Además, analizan de manera no destructiva cualquier pieza o elemento, incluso hasta un cordón de soldadura para verificar que no tenga defectos internos, porosidades o huecos.

Para la industria automotriz analizan piezas con geometrías complicadas como radiadores, pistones, cabezas de motor, sensores de reversa o sensores de transmisiones automáticas por citar sólo algunas. Estas piezas se pueden ver internamente sin cortarlas para observar si existen defectos como, por ejemplo, porosidades en aleaciones de aluminio, grietas internas, uniones mal soldadas, etc. La importancia de estos estudios es comprobar que las piezas soporten condiciones de trabajo como son esfuerzo y temperatura, sin que las piezas fallen en operación.

Para la industria médica realizan estudios para analizar, entre otras piezas, sensores de alta precisión. Los dispositivos médicos deben someterse a un máximo control de calidad debido a que en esta área la seguridad es un elemento vital.

Para la industria de la construcción pueden observar la forma, distribución y tamaño de los poros que contienen los concretos.

Además, otra aplicación del Tomógrafo Computarizado de Rayos X es el análisis de materiales compuestos. Por ejemplo, para el estudio de las distintas capas que conforman las tablillas electrónicas donde existen diferentes tipos de materiales, y puedan detectarse defectos como la delaminación o falta de unión entre capas.

Soldaduras libres de plomo

Debido a la alta toxicidad del plomo, investigadores de la comunidad científica internacional buscan desarrollar nuevas aleaciones que sustituyan a este elemento químico. El objetivo es evitar la contaminación que provoca el plomo en el medio ambiente y en la salud humana.

Actualmente los científicos del Cimav lograron generar tres patentes para soldaduras libres de plomo con aplicación en la industria electrónica y automotriz: dos de ellas son para altas temperaturas y la otra para bajas temperaturas.

En la industria electrónica las soldaduras para bajas temperaturas se utilizan dentro de componentes o microcomponentes sensibles, por ejemplo celulares o dispositivos móviles.

Las soldaduras para utilizarse en altas temperaturas se emplean en la industria automotriz donde incluso se requiere que componentes electrónicos estén cercanos al motor del vehículo.

Las familias de soldaduras que desarrollaron en el Cimav son a base de estaño, bismuto, plata y tierras raras (cada una de las aleaciones con diferentes proporciones). Una de estas soldaduras aumentó al doble las propiedades mecánicas con respecto a las que presenta la de plomo, otra ofrece mayor durabilidad y una tercera brinda mejor adhesión o pegado.

Actualmente en el Cimav se busca comercializar estas patentes:

• Soldadura libre de plomo para la industria electrónica y su proceso de fabricación.
• Soldadura libre de plomo de bajo punto de fusión con adiciones de plata y tierras raras para la industria electrónica y su proceso de fabricación
• Soldadura libre de plomo de bajo punto de fusión con adiciones de tierras raras para la industria electrónica y su proceso de fabricación.

El mercado internacional exige fabricar componentes eléctricos y electrónicos libres de plomo y México no puede quedarse rezagado. En 2003 la Unión Europea creó el reglamento internacional denominado Restricción de Sustancias Peligrosas, RoHS (por sus siglas en inglés Restriction of Hazardous Substances). La restricción es para seis sustancias, entre ellas el plomo por su alto impacto de contaminación ambiental.