Cómo convertir grados de acero ASTM

Especificación de acero para fabricación en el extranjero

Al fabricar en el extranjero, es posible que los diseñadores norteamericanos deban sortear las diferencias en el lenguaje hablado. La especificación de ingeniería también es un lenguaje, y las especificaciones estándar para materiales y procesos se definen de manera diferente en cada país del mundo. Para un nuevo diseñador, los grados de acero pueden parecer fáciles, donde el acero inoxidable 316 es un material y el hierro fundido es otro, pero existen variaciones en cada una de estas categorías de metal. Abundan los rumores sobre personas que reciben aceros de mala calidad de otras jurisdicciones. Esto deja a algunos diseñadores preguntándose si hay algo intrínseco en los estándares oficiales de otros países que pueda dar lugar a estas quejas.

Los estándares internacionales no traducen, metal por metal, de la forma en que se traducen las palabras. Al pasar de un estándar a otro, es casi imposible encontrar composiciones idénticas para un tipo de metal determinado. La pregunta es:¿puedes encontrar un equivalente? Esto puede resultar confuso, ya que cada grado de metal mencionado tiene su propia química y pautas de producción.

Para las personas sin experiencia en materiales, estas diferencias pueden hacer que la compra de metal fabricado en el extranjero parezca dudosa, como pedir una imitación inferior. Sin embargo, la calidad de los grados de acero es igual de buena en todos los países. Comprender qué hace que un estándar o una especificación de acero pueda ayudar a una empresa norteamericana a gestionar la producción en el extranjero.

Explicación de los grados de acero

Las aleaciones metálicas son una mezcla de diferentes proporciones de elementos. Un estándar incluye la química, o "receta" para la aleación, documentando qué diferentes elementos deben fundirse en ella. También se pueden dar instrucciones específicas sobre la temperatura de fusión, el enfriamiento y el tratamiento.

Los estándares publicados también registran las propiedades mecánicas de un metal específico. Si se ha fabricado correctamente, un metal no solo debe tener el análisis químico correcto, sino también desempeñarse dentro del rango correcto en las pruebas mecánicas.

Los aceros contienen hierro y carbono. Las normas para cada grado de acero especifican las proporciones en peso de cada uno de estos elementos, así como cualquier elemento adicional aleado con ellos. Estas adiciones pueden crear diferentes características:por ejemplo, el cromo está presente en el acero inoxidable para ayudar a prevenir la oxidación.

En la mayoría de los estándares de metales de consumo, las proporciones de cada elemento tienen un rango aceptable, en lugar de un número preciso. Por ejemplo, el acero de grado ASTM 1050 se llama así porque tiene aproximadamente 0,50% de carbono en peso. Sin embargo, la tolerancia para el porcentaje de carbono en la norma ASTM 1050 es de 0,48 a 0,55 %. Una especificación japonesa similar establece el carbono entre 0,47 y 0,53 % y permite el uso de silicio y otros elementos traza, mientras que la norma ASTM no lo permite.

Las especificaciones del acero a menudo proporcionan rangos para el carbono, el manganeso, el silicio, el fósforo, el azufre, el cromo, el níquel y el molibdeno, y ninguna establece rangos idénticos para cada elemento. Es por esta razón que los estándares de acero de diferentes organizaciones no son coincidencias precisas:las tolerancias simplemente se superponen. Si un acero especifica menos de 0,007 % de contenido de azufre y otro permite hasta 0,040 %, ¿son aceros diferentes? Los pequeños cambios no importan en muchas situaciones, pero pueden ser relevantes según el uso previsto del metal.

No es solo la química, sino también el procesamiento, lo que cambia el comportamiento de un metal. El metal es cristalino y forma microestructuras de grano a medida que se enfría. La química, la fusión, el enfriamiento y el tratamiento térmico pueden cambiar el grano del metal. Esto influye directamente en la resistencia a la tracción, la dureza y la fragilidad. Por lo tanto, la especificación del acero también puede incluir los pasos de producción necesarios para crear microestructuras particulares, incluidos los granos de martensita, austenita o ferrita.

Al realizar una sustitución entre un estándar y otro, un metalúrgico o ingeniero calificado evaluará grados comparables en función de las propiedades mecánicas. El ingeniero considera qué debe hacer el producto final y en qué condiciones. Usando su comprensión de la química, la carga de trabajo esperada y el conocimiento de las condiciones en las que funcionará el producto, pueden encontrar un acero para los requisitos del producto en cualquier estándar. Todos los estándares de acero reconocidos generalmente tienen un rigor equivalente, lo que hace posible esta traducción.

No es una diferencia en los estándares publicados que son la fuente de metales extraños de mala calidad.

Una guía para las organizaciones de estándares

Hay muchas organizaciones de estándares que establecen especificaciones para la fabricación.

En la mayoría de los países, los estándares de metales se iniciaron cuando las organizaciones de fabricación de metales se unieron para crear y distribuir un "libro de recetas" para los miembros de su industria.

A medida que avanzaba la Revolución Industrial, esta estandarización pareció ser tan beneficiosa para la industria que comenzaron a surgir organizaciones de estándares generales, que vinculaban a diferentes organizaciones relacionadas.

Por ejemplo, el Instituto Americano del Hierro y el Acero (AISI) especifica muchos grados de acero; son la organización de fabricación original para estandarizar el acero en los Estados Unidos. Su experiencia, junto con la de otros organismos interesados ​​en la producción y el uso del acero, se utilizó para crear el Estándar estadounidense para pruebas y materiales (ASTM), una organización de estándares más general que crea documentos para la producción y las pruebas en muchos campos de fabricación relacionados. ASTM no solo especifica acero, sino también otros materiales (metales, plásticos, pintura), así como diversos procedimientos de prueba, desde medir el peso de los revestimientos hasta probar qué tan bien protegen los bolardos contra ataques de vehículos.

También hay organizaciones de primer nivel que no elaboran sus propios estándares, sino que organizan otros organismos y acreditan a aquellos que están publicando documentos de estándares completos y rigurosos. ANSI, o American National Standards, acredita 41 organizaciones especializadas similares a ASTM. Estos incluyen una gama desde coloristas textiles hasta la industria del cuidado de los árboles.

ISO, la Organización Internacional de Normalización, es un organismo de normalización internacional que recurre a los organismos miembros, uno de cada país, para obtener experiencia. ANSI es el organismo miembro estadounidense de ISO.

Navegar por esta jerarquía de estándares puede parecer imposible, pero debido a que muchos lo han hecho antes, se conocen metales comparables para las aleaciones más utilizadas.

Una muestra de organizaciones de estándares que especifican acero

Esta lista de organizaciones de estándares no está completa, sino que se eligió para reflejar la complejidad y la variación de la estandarización en todo el mundo y demostrar los estándares con los que se puede encontrar un ingeniero metalúrgico al especificar un producto.

Internacional

• ISO:Organización Internacional para la Estandarización
  • Puede parecer que "ISO" es un acrónimo equivocado, ¿no debería ser "IOS"? No; ISO no pretende ser un acrónimo. El prefijo "iso" proviene del griego y significa "igual". ISO es una red global de las principales organizaciones de estándares en cada país. ISO ofrece estándares para metales separados pero informados por organizaciones miembros globales.
• ASTM International:Estándar estadounidense para pruebas y materiales
  • ASTM fue originalmente una organización estadounidense de estándares, pero ahora cuenta con 12 000 estándares en 140 países participantes. ASTM integra los estándares de organizaciones de estándares más pequeñas dirigidas por la industria (consulte AISI y ASME a continuación).

América

• AISI:Instituto Americano del Hierro y el Acero
  • Comenzó en 1855 como la Asociación Estadounidense del Hierro para "tomar las medidas adecuadas para promover los intereses del comercio en todas sus ramas", AISI fue uno de los primeros en proporcionar estándares norteamericanos para varias líneas de productos de acero.
• ASME:Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos
  • Los ingenieros mecánicos fundaron esta organización en 1880. En 1905, la explosión de una caldera hizo que ASME comenzara a buscar la creación de estándares para salvaguardar y evitar que tragedias similares se desarrollen nuevamente. Los estándares de acero son importantes para ASME ya que las propiedades del material determinan las cargas de trabajo seguras.
• ANSI:Instituto Nacional Estadounidense de Estándares
  • ANSI es la organización paraguas de más alto nivel que brinda supervisión en los EE. UU. y es el organismo miembro estadounidense de ISO. Formado en 1918, administra los estándares de consenso voluntario para productos, servicios, procesos, sistemas y personal en los EE. UU.
• Grupo CSA:Asociación Canadiense de Normas
  • La Asociación Canadiense de Normas especifica el acero en Canadá. Se formó en 1919 cuando la industria descubrió que la incapacidad de comunicarse fácilmente dificultaba que las empresas canadienses respondieran lo suficientemente rápido al esfuerzo bélico. La estandarización de los procesos industriales hizo posible que la industria fusionara la producción de una manera que nunca se había intentado. CSA trabaja a nivel industrial, pero existe un organismo superior, el SCC o Standards Council of Canada, que es el equivalente de ANSI. En Canadá, es una corporación pública, no privada.
• DGN:Dirección General de Normas
  • Esta organización de estándares es el organismo miembro mexicano de la ISO. Es una agencia gubernamental en lugar de voluntaria, que crea estándares y ejerce los poderes y regulaciones de varios departamentos gubernamentales.

Europa

Europa tiene tres organismos coordinadores:CEN, CENELEC y ETSI. En la especificación de acero, es más común encontrarse con lo siguiente:

• DIN:Deutsches Institut für Normung
  • Fundada por primera vez como una organización de estándares de la industria en 1917, DIN se reformuló como una importante organización de estándares en la década de 1920. Este es el organismo miembro de ISO de Alemania.
• Grupo BSI:Instituto Británico de Normas
  • BSI fue el primer organismo nacional de estándares del mundo, formado en 1901. Una de sus primeras especificaciones fue que el acero se usara en los tranvías, para garantizar la seguridad y la durabilidad. Es uno de los fundadores de ISO y el organismo miembro británico de esa organización.

Asia

• JISC:Comité Japonés de Normas Industriales
  • El JISC es el organismo miembro japonés de la ISO y mantiene las JIS, o Normas industriales japonesas, que se establecieron durante la Segunda Guerra Mundial para simplificar la producción de materiales. En 1949 se promulgaron leyes para crear la base legal de la JIS.
• ES:Guobiao
  • La Administración de Normalización de China (SAC) es el organismo miembro de la ISO. Los estándares que emite se conocen como estándares GB o Guobiao. Estos son la base para la prueba y certificación de productos en China.

Especificación en la práctica

En todas estas especificaciones, a menudo hay sustituciones claras para las aleaciones de uso común. El acero ASTM 1050 mencionado anteriormente podría sustituirse por GB#50 o JIS S 50 C. Para cada especificación, existen pequeñas variaciones en la química. Un ingeniero con conocimiento de la aplicación puede aconsejar si estas diferencias serán un problema para el producto final.

En la mayoría de los casos, lo que realmente cambia no es el metal, sino el papeleo. Incluso si los estándares son ligeramente diferentes, el material que sale al final será casi el mismo. En esto, especificar el metal es un poco como mezclar colores de pintura, en el que se agregan adiciones medidas de pigmento a una pintura base. Dos colores casi idénticos recibirán diferentes nombres de diferentes fabricantes y tendrán diferentes asignaciones de pigmentos. Además, cada lote mixto de pintura puede ser minúsculamente diferente del anterior. Aún así, los expertos saben qué sustituciones se pueden hacer entre los fabricantes, y un verde neón nunca se confundirá con un rojo rubí.

De manera similar, un metalúrgico sabrá lo que significa "lo suficientemente cerca". Al diseñar un producto, los ingenieros incluirán un factor de seguridad. Esto significa que diseñan en exceso el producto, de modo que el material puede soportar fuerzas mayores que aquellas para las que están clasificados (un factor de seguridad típico cuando la vida humana está en juego es un factor de cinco). Este factor de seguridad es generalmente al menos un orden de magnitud mayor que las ligeras variaciones en las propiedades mecánicas que existen entre los estándares, por lo que las variaciones no se convierten en problemas de diseño.

Las excepciones a esto son las aplicaciones militares y aeroespaciales, donde la tolerancia a la variación es mucho, mucho menor. Incluso un ligero cambio en las propiedades mecánicas puede significar un desastre. Para estos casos, siempre se debe aplicar rigurosamente el mismo estándar.

Cuidado con el comprador:en cualquier jurisdicción

El papeleo es bastante fácil de hacer. Los estándares no son tan diferentes, ni tan descuidados, como para ser la razón de los rumores sobre el acero extranjero.

Lo más importante es el control de calidad dentro de la fábrica. Un buen acero debe estar libre de inclusiones, consistente en todo y tener defectos menores y en su mayoría superficiales. En la fundición, hay muchos lugares en los que un grado de acero bien especificado podría fabricarse mal:stock de entrada, edad y mantenimiento de los hornos, el tiempo de calentamiento, desescoriado, el diseño del patrón y el cuidado durante el vertido. contribuir al éxito del producto elaborado.

Se puede producir acero de mala calidad con cualquier especificación, si no se fabrica con cuidado.

Terminar el papeleo no es tan importante como asegurarse de que un fabricante produzca calidad con el debido cuidado y atención. Esta es una de las razones por las que el acero de otras jurisdicciones puede tener mala reputación. Al hacer un pedido desde lejos, no visitar la fábrica puede significar perder esas pistas que sugieren que un fabricante es descuidado en su trabajo. Si el fabricante está al otro lado del mundo en lugar de al final de la cuadra, esto es más difícil de evaluar.

Sin embargo, los viajes de negocios hacen que el mundo sea mucho más pequeño de lo que era antes. Las relaciones y la supervisión a lo largo de la cadena de suministro son tan importantes en una economía global como en una local. Conocer gente y saber quiénes son, examinar lo que valoran en su negocio, marca la diferencia a la hora de buscar el proveedor adecuado. El control de calidad en ambos extremos es importante para monitorear las variaciones que pueden ocurrir en el transcurso de una producción.

Como ocurre con tantas cosas en los negocios, el problema es humano. Los estándares y la automatización son importantes, pero no sustituyen el buen juicio y el compromiso con la excelencia. Al final, la calidad del acero es producto del cuidado y la atención en la fabricación, independientemente de la jurisdicción en la que se fabrique.

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