El fracaso de la semana: mecanizado de bismuto

[David Cook]El resumen debajo del resumen de sus experiencias trabajando con lingotes de bismuto es conciso.

"Perdí un fin de semana aprendiendo por qué el bismuto elemental no se usa comúnmente para piezas metálicas."

Es una estimación justa del tiempo que pasó cultivando cristales de bismuto antiestéticos, arrojando un cilindro de bismuto que se agrietó y procesando bismuto solo para ser muy tosco. Pero aunque admite que el ejercicio falló, nos da una mirada fascinante a las propiedades físicas del elemento.

Esto es lo que [David] quería hacer. Alchemist-hp + Richard Bartz con pila de enfoque. (Propio trabajo) [CC BY-SA 3.0], a través de Wikimedia Commons

El bismuto es uno de esos elementos que pasa por alto en las lecciones de química de su escuela, tiene aplicaciones en el mecanizado de aleaciones y como plomo de reemplazo, pero la mayoría de nosotros nunca lo hemos encontrado intencionalmente en el mundo real. Es uno de los metales pesados, debajo del antimonio y a la derecha del plomo en la tabla periódica. Es posible que los escolares curiosos hayan escuchado que, como el agua, se expande al solidificarse o que es diamagnético, y la mayoría de nosotros probablemente hemos visto imágenes espectaculares de sus cristales cubiertos de coloridos óxidos iridiscentes.

Fue una historia de La-Tecnologia sobre estos cristales que cautivó [David] al metal. Tiene un punto de fusión lo suficientemente bajo (271,5 ° C) como para licuarlo en la estufa de una casa, por lo que, consciente de su armonía matrimonial, si destruyera algunos electrodomésticos de la cocina, compró un anillo eléctrico barato de Amazon para acompañar su bismuto. lingote. y se puso a trabajar.

Su primer descubrimiento fue que los anillos eléctricos baratos en el exterior no son hornos metalúrgicos muy eficientes. Moviéndose a la cocina y arriesgándose a la ira marital, finalmente derritió su bismuto y quitó la capa superior después de que se solidificó, para revelar algunos cristales.

Estos son los cristales de bismuto que hizo.

Desafortunadamente para él, en lugar de colores espectaculares y cristales enormes, la vista que lo recibió estaba tenuemente iluminada. Pequeños cristales grises sin iris. Parece que las muestras finas se obtienen enfriando muy lentamente el bismuto líquido, seguido de un vertido rápido del metal fundido restante. Los esfuerzos futuros, nos asegura, involucrarán moldes pulidos con chorro de arena y un cuidadoso control de la temperatura.

Incansable, procedió con su bismuto y comenzó la creación de un cilindro. Los primeros esfuerzos con un molde de arcilla dieron como resultado cilindros agrietados, por lo que tiró desesperadamente todo el metal en una bandeja para hornear de aluminio y cortó el lingote resultante en una masa rugosa para hilar.

Mal final en bismuto mecanizado.

Con el bismuto en el torno, se encontró cara a cara con lo que estaba aludiendo en su conclusión anterior, por qué las piezas mecanizadas de bismuto no son algo que encontrará. Su cilindro apareció con manchas significativamente ásperas en la superficie, ya que el bismuto es cristalino y quebradizo. Sugiere que se podrían hacer mejoras si el metal pudiera solidificarse con menos cristales, pero es obvio que el bismuto elemental en sí mismo no prevalece en las estacas giratorias.

Te sugerimos que eches un vistazo [David]escritura. Puede que se presente aquí como un fracaso de la semana, pero de hecho se trata más de una secuencia de experimentos que no funcionaron que de un desastre inocente. El resultado es una lectura interesante y bien documentada de la que estamos seguros que la mayoría de los lectores de La-Tecnologia sacarán provecho.

Además de los cristales de bismuto vinculados anteriormente, hemos visto bismuto varias veces aquí en La-Tecnologia. Un proceso de soldadura a baja temperatura lo usó en una aleación, e incluso presentamos a alguien usándolo en otra aleación para imprimir con RepRap.

Gracias [nebk] por la propina.

El fracaso de la semana es una columna de La-Tecnologia que celebra el fracaso como herramienta de aprendizaje. Ayude a mantener la diversión escribiendo sobre sus propios fracasos y enviándonos un enlace a la historia, o enviándonos enlaces a ediciones fallidas que encuentre en sus viajes en línea.

  • Don w dice:

    Parece una buena experiencia de aprendizaje. No se requieren primeros auxilios.
    ¿Cómo es eso de "fallar"?

    • astronave dice:

      porque no alcanzó la meta esperada. entonces es un fracaso. Hice 3 máquinas cnc. los primeros 2 no funcionaron en absoluto, con ambos descubrí la rigidez y cómo fabricar correctamente las piezas para las máquinas. ambos eran todavía grandes reveses. porque no cumplí mi meta esperada.

      • SavannahLeón dice:

        Hay momentos en los que se aprende más de los fracasos de lo que se logra.

        Si tiene éxito con tanta frecuencia, nunca experimentará los pequeños fracasos y, por lo tanto, se preparará para un FALLO espectacular.

        • Fragua dice:

          No sé ustedes, pero rara vez aprendo del éxito, es un fracaso que realmente inspira y educa.

    • Lista de Jenny dice:

      Las fallas pueden ser cosas que simplemente no funcionaron, no tienen por qué ser desastres.

      • Rodney McKay dice:

        "Fracasar" es una palabra que dice que su trabajo en los títulos de los artículos es el pretexto más débil.

        • Alex Rossie dice:

          Alguien me dice que eres el tipo de NASCAR.

    • murdock dice:

      Fracasas cuando lo que terminas vale menos (para ti) que lo que empezaste.

      • Fred dice:

        Pero, ¿cuál es el valor de su educación? Ahora sabe bastante más sobre bismuto que antes. ¿Y qué hay de la educación del resto de nosotros? No sabía que no se podía mecanizar el bismuto (no es que lo haya probado, pero es interesante de todos modos).

    • Mella dice:

      Agotado por discutir sobre lo que constituye un "truco", veo que además hemos "fallado".

      • Doug dice:

        La humanidad convertirá casi todo en un concurso. Como sabio, hay muy pocas cosas sobre las que la humanidad no emita pitidos y gemidos.

  • Cierto dice:

    Y no te olvides de la levitación indefinida:

    • TheRegnirps dice:

      Sin costo de energía. La energía necesaria para levantar el imán a su lugar o de alguna manera hacerlo más alto en el potencial gravitacional que la otra parte.

      • Cierto dice:

        Creo que quieren decir que sin energía no es necesario suministrar electricidad constantemente a una bobina magnética utilizada en "Suspensión electromagnética".

        • salec dice:

          De hecho trae buenas preguntas:

          1) si un electroimán mantiene un objeto flotando constantemente contrarrestando la atracción gravitacional del objeto, ¿la pérdida de energía causada por él es mayor que la pérdida óhmica I * R * t en las bobinas? Si es así, ¿a dónde va esta energía extra? ¿Cómo cambia cuando un objeto continúa flotando debajo de un electroimán?

          2) Si tuviéramos que crear un sistema usando un imán permanente para hacer lo mismo que en el primer caso (al permitir que un controlador mueva rápidamente el imán hacia o desde el objeto para corregir su posición), cuánta energía requeriría ( suponiendo equilibrado) en comparación con una versión electromagnética?

          3) ¿Un imán en el caso 2 perderá su fuerza con el tiempo debido a la pérdida de energía?

          • Mystick dice:

            1: Calor
            2: La entropía requiere que tenga más energía de la que se necesitaría para mover el objeto a la misma distancia normalmente. Nada es 100% efectivo.
            3: No debido a la pérdida de energía ... los imanes obtienen su "fuerza" de la disposición general de sus átomos dentro de su matriz física. Los imanes también son víctimas de la entropía ... las cosas envejecen con el tiempo. Bien, puede que sea la hora de la LUNA, pero eventualmente sucederá. Newton's Third dice que tienes que oponerte a algo y, posiblemente, que algo cambie debido a eso.

  • macona dice:

    Bueno, esto no es ninguno de mis bismutos, pero tal vez una entrada de PCD con una muy buena factura mejore. O incluso una entrada de carburo pulido muy positiva.

    • Tomás dice:

      [youtubehttps://wwwyoutubecom/watch?v=8X_Ot0k4XJc?rel=0&showinfo=0&w=420&h=315%5D[youtubehttps://wwwyoutubecom/watch?v=8X_Ot0k4XJc?rel=0&showinfo=0&w=31=[youtubehttps://wwwyoutubecom/watch?v=8X_Ot0k4XJc?rel=0&showinfo=0&w=420&h=315%5D[youtubehttps://wwwyoutubecom/watch?v=8X_Ot0k4XJc?rel=0&showinfo=0&w=420&h=315%5D

  • notarealemail dice:

    No falla; ningún gato fue rechazado por los incendios de acetona.

    • chango dice:

      2meta4me

  • FrankenPC dice:

    Adapté uno de esos adaptadores de bolsillo de torno universal para sostener una vieja extensión Dremel (el bolígrafo como un cilindro de metal ... no la abominación de plástico que está comprando ahora). Luego puedo insertar varios aditivos de lijado y esmerilado en el portabrocas y hacer cosas muy divertidas con metales extraños y muy duros. Podrías intentar eso. Claramente, no se puede cortar de manera confiable.

    • DV82XL dice:

      No lo sé, tratar de molerlo con fregadoras probablemente será un problema, ya que el material eliminado se acumulará en la rueda con bastante rapidez, creo.

  • Kyle dice:

    Tengo que estar de acuerdo con otros comentaristas aquí, esto no me parece en absoluto infructuoso. Puede que no haya logrado el objetivo original, pero los descubrimientos aquí (y su hermosa documentación) en sí mismos son un resultado bastante bueno. Nada que te haga sentir mal aquí.

  • Steven-X dice:

    Yo llamaría a esto “ciencia” más que ingeniería, porque aprendió sobre las propiedades de los materiales y sus límites.

    • Mystick dice:

      Concretamente un experimento de “ciencia aplicada”.

  • L. Kelley dice:

    Se puede moler si se utilizan grandes cantidades de refrigerante y se eliminan pequeñas cantidades de material en cada paso (.010 "a .015"). Además, un molde de presión de resorte reducirá los huecos en el material y creará una estructura de cristal más uniforme.

    Solo mis 2 centavos.

  • maxzillian dice:

    Es posible que deba probar con otro ángulo de corte. Supongo que su herramienta de corte en el torno tiene un rastrillo positivo (piense en cómo cortaría un trozo de madera). Es posible que deba probar con un rastrillo neutral o negativo (como untar mantequilla) para ver si obtiene mejores resultados. De acuerdo, estamos hablando de más o menos 5 grados aquí, nada loco.

    • RW dice:

      Con razón, todos los tipos de calidad de corte del ángulo y el ángulo de corte son de borde a borde de la herramienta. No es adecuado para metales, puede convertir el aluminio y verse tan mal con el ángulo incorrecto ...

      El truco para cuando sabe que va a encontrar huecos en un yeso que va a mecanizar, está "pensando" en ello. lo que básicamente significa aplastarlo, lo que aplastará inmediatamente los vacíos subterráneos y, en segundo lugar, le dará una superficie más dura. Obviamente, no querrá golpear las hendiduras más profundas que la cantidad que eliminará. Esto es especialmente útil en lugares que son importantes para tener un buen acabado, como las partes donde se sellan.

      • maxzillian dice:

        Sí, estoy de acuerdo en que lo que tiene parece estar vacío en el yeso en lugar de que la superficie se escape. Por lo demás, tras una mejor revisión de sus imágenes, el acabado superficial, donde no hay huecos, no está nada mal.

        Algo que también aprendí sobre la fabricación es que si obtiene una superficie de charla en una pieza fundida, probablemente haya huecos debajo de la superficie.

      • Mystick dice:

        No creo que sea una buena idea con material de cristal quebradizo que no es muy moldeable ...

  • oodain dice:

    para el bismuto y otros materiales ultraduros se utiliza a menudo la fabricación ultrasónica, de esta forma las coronas dentales de circonio se fabrican en una sola pieza.

    • RW dice:

      El bismuto es muy difícil, ¿verdad? ¿En qué trabajas habitualmente, tallado en arcilla y jabón?

      • oodain dice:

        debería usar frágil, fusioné los dos.

        El punto es que hay métodos bastante complicados para resolver las cosas.

      • Mystick dice:

        Bueno, solo "duro" no siempre equivale a "fuerte" ...

        • Jim dice:

          Pero "difícil" a veces significa "difícil" en lugar de "fácil". Debido a que el bismuto no es fácil de mecanizar, se le puede llamar duro. Es curioso cómo a veces funcionan las palabras.

  • Dan # 8582394734 dice:

    ¿No es fácil mecanizar y cristalizar generalmente de forma mutua y exclusiva, porque para buenos cristales se necesita una muestra muy limpia, y para hacer un metal más amorfo se necesita una aleación? El bismuto se unirá con muchos metales, incluidos los más ligeros como el sodio y el aluminio; en general, la mezcla de átomos ligeros y pesados ​​reduce el tamaño del cristal. Para obtener más detalles, consulte Landolt-Börnstein - Grupo IV Química física Volumen 5b

  • PWalsh dice:

    ¿Podría usarse el bismuto para lograr presiones muy altas para el aficionado?

    Tome un tubo de acero con tapas roscadas y llénelo con bismuto fundido. Inserte un bloque de grafito, atornille la segunda tapa adicional y deje que el sistema se enfríe.

    El acero se expande cuando se calienta y el bismuto se contrae. Al observar el módulo de Young para el acero y el bismuto, se indica que la presión resultante cuando se enfría se encuentra en la etapa correcta para convertir el grafito en diamantes.

    Se necesitaría un poco de trabajo para trabajar con un tubo de acero caliente y poner en marcha la tapa final sin dejar mucha burbuja de aire, pero creo que los resultados podrían ser interesantes. Tal vez puedas ponerte la tapa final mientras está frío, pero deja un pequeño orificio para la rosca en uno. Luego caliente el sistema y use el orificio de la rosca para agregar más bismuto fundido, luego use un perno para tapar el orificio.

    • DV82XL dice:

      Me parece que harías una bomba de tubo.

      • PWalsh dice:

        Tienes que tener miedo de las cosas que parecen bombas de tubo para publicar eso.

        No funcionó para mí, en realidad sé lo que entra en una bomba de tubería, y el bismuto no es parte de la receta, y la explosión de una tubería no se parece a una "bomba". Y no hay fusible, no hay forma de controlar cuándo explota, o incluso si explota, y no hay explosivo, ni intención, y ...

        Buen intento, sin embargo. Tal vez publique en Reddit, tal vez encuentre gente que no sepa ciencia.

        • DV82XL dice:

          Una metáfora es una figura verbal que hace una comparación implícita, implícita o encubierta entre dos cosas que no están relacionadas, pero que tienen algunas características en común. Puede pensar que comprende la ciencia, pero su comprensión del uso de una figura del habla para lograr un efecto retórico como recurso literario en inglés parece débil.

          • Ingenuo de patas azules dice:

            @ DV82XL
            No sé si ese tipo empezó a gritar o si tú empezaste a gobernar de la forma más inteligente posible.

          • DV82XL dice:

            El inglés no es mi lengua materna, así que entiendo a medias de dónde provienen esos comentarios. El inglés es un campo minado del lenguaje que puede atrapar la falta de atención, y aprendí por las malas a tener mucho cuidado antes de criticar algo solo porque parece ridículo. Y por eso también respondí como si fuera un comentario serio.

      • Martín dice:

        En el peor de los casos, sería algo así como una tubería de agua rota y congelada. La presión no es igual a la energía almacenada.

    • Lionelbrits dice:

      ¿Sugiere aumentar la presión dentro de un tubo de acero con tapa? ¿No explotan las banderas rojas?

      Use anteojos cuando haga diamantes, está bien 🙂 Y sí, soy consciente de que el LN2 afecta la resistencia a la tracción del hierro fundido. ¡Hacer esto alrededor de 300 ° C (o cualquier temperatura que se congele el bismuto prensado) solo puede ser más desalentador!

      • Científico dice:

        Debe saber que el acero se degrada mucho en nitrógeno líquido. La tubería de operación no está diseñada para estas temperaturas. a 300C El acero debe ser suficientemente moldeable y “fluir” (deformación plástica) a alta presión.

        Tiene que dejar de alear para este proyecto porque el bismuto puro tiene una estructura cristalina romboédrica, lo que lo hace quebradizo.

    • Mechanicus dice:

      Obviamente, al curricán, ni siquiera se puede hacer una síntesis hidrotermal en un tubo de acero cosido. Bueno, la tubería aguantará, pero la tapa explotará haciendo un cohete de vapor, en este caso un cohete de bismuto.

      Fuente: agujero en el techo del garaje, agujero cercano en el techo.

      • PWalsh dice:

        No trollees y no insultes.

        Entonces, ¿qué tal perforar un agujero a través de un bloque de acero y golpear los extremos para aceptar un tapón de acero roscado similar?

        Puede hacer que el bloque y los tapones de los extremos sean tan gruesos como sea necesario.

        (Hacer un agujero a través de un bloque de acero es bastante simple en el torno. Podría intentarlo si tuviera algo de tiempo).

      • Megol dice:

        ¿No detecto el trolling?

        Aunque no es lo suficientemente indicativo para saber si este tipo de ensamblaje podría funcionar alguna vez (y no tiene suficiente tiempo / interés para insertarlo), es obvio que los tubos estándar no pueden funcionar debido a las presiones en cuestión. Pero por lo que recuerdo sobre la construcción de diamantes, es que la forma "más fácil" de crear diamantes es mediante altas temperaturas y alta presión al mismo tiempo, ¿no las bajas temperaturas necesitan presiones aún más altas?

    • Dan # 8582394734 dice:

      ¿Qué sucede si el bismuto fundido disuelve el hierro?

      • PWalsh dice:

        Ese es un muy buen punto.

        Recientemente lo investigué, y parece que el hierro, el acero con bajo contenido de carbono y el acero de baja aleación se consideran buenos materiales para producir tuberías para el bismuto fundido (debido a la resistencia a la corrosión del bismuto).

        Lo que parecía ser una aleación de bismuto / uranio fundido se consideraba un refrigerante en los reactores nucleares. Algo de uranio se disuelve en el bismuto, pero por lo demás, el metal líquido provoca una buena transferencia de calor.

        Fuente:

        http://iweb.tms.org/NM/FrP-NM-0710-3.pdf

        Creo que es probable que una tubería de acero estándar explote, pero se podría perforar un agujero a través de un bloque de acero y golpear los agujeros de los extremos para aceptar los tapones de acero golpeados correspondientes.

        Con el blindaje adecuado, no veo ninguna razón por la que eso no funcionaría.

        • Dan # 8582394734 dice:

          Pero si interactúan, ¿el bismuto se convierte en una aleación y sus características cambian? Debe haber un revestimiento con el que se pueda cubrir el recipiente a presión con aquello que sea inerte y pueda tratar las temperaturas necesarias. ¿Quizás incluso una fina electrodeposición de metal con la que no reacciona?

    • yetihehe dice:

      Funcionaría, pero probablemente un tubo de acero simplemente explotaría y rociaría todo con bismuto fundido. De lo contrario, necesitaría cortar esta tubería para entrar, lo que podría generar una explosión bastante espectacular de piezas sólidas de bismuto. Si esto no sucede, en última instancia, es un método muy poco práctico, ya que necesitaría un nuevo tubo pesado para cada "prueba".

    • hboy007 dice:

      idea interesante. De hecho, usaría una culata redonda de gran diámetro, la llevaría y mecanizaría roscas internas y un asiento de válvula puntiagudo. Deje una sección de material perforada con un ID grande sobre las roscas del tapón para que actúe como copa.
      Luego, el tapón debe sumergirse en el metal fundido y atornillarse. Incluso podría salirse con la suya con un pequeño orificio de presión que conecta la parte superior del tapón con el extremo de las roscas. Al enfriar, fuerce la sección del tapón para que se enfríe un poco para que los cristales se formen allí primero, sellando el espacio residual microscópico.

  • Chico Linux dice:

    Si has luchado por un tiempo y el resultado es una mierda ... bueno, eso CAE. Sin embargo, uno podría aprender algo útil incluso de los fracasados, aunque es mucho mejor aprender de otros fracasados. Así que no, no pretendo mecanizar bismuto, supongo, parece que realmente apesta mucho: D

  • Profesor dice:

    Pero ... pero ... ¡¡el bismuto-209 (el isótopo natural) es RADIACTIVO !! Tiene una vida media de 19.000.000.000.000.000.000 años. (Transmisor alfa. Es un hecho curioso).

    • Martín dice:

      El potasio en su cuerpo también es radiactivo, lo que significa que contiene un pequeño porcentaje de K40 natural.

  • Profesor dice:

    Quizás sería beneficioso echar un vistazo a varios líquidos de corte. Los diferentes metales utilizan diferentes fluidos de corte para obtener buenos resultados. El aluminio a menudo se mecaniza con queroseno, el hierro fundido no requiere un fluido de corte y el líquido utilizado históricamente para procesar el cobre es ... la leche.

    Profesor

  • Ese tipo dice:

    Personalmente, puedo ver algunas cosas con las que sugeriría experimentar. Como algunos otros ya han informado, use un rastrillo negativo (y un radio de punta más grande en el inserto) con algún tipo de refrigerante. También experimente con velocidades de rotación y paso a paso. Compruebe la parte superior del inserto de corte para ver si hay material fusionado. Esto puede desafilar el corte, provocando que el calor haga que más material se fusione al inserto, provocando un ciclo brutal.

    Al mirar las imágenes, parece que había huecos en el yeso. Mi sugerencia sería precalentar el molde para eliminar la humedad, verter lentamente y usar percusión para aflojar las bolsas de aire.

  • StopTheInsanity dice:

    Podrías usarlo para crear un trasero de Pepto Bismol.

  • ejonesss dice:

    recordarle a la esposa los movimientos baratos que ningún otro cónyuge puede copiar y que la ira marital se resuelve o recordarle a la esposa que regresa a la parte 2 del futuro y eso hará que la esposa vuelva a la línea

  • Khordas dice:

    Utilizo una aleación de bismuto bastante conmovedora (eutéctica de bismuto / estaño / plomo / antimonio, se funde en agua caliente, expansión cero o contracción durante la solidificación) para la creación de prototipos y la fijación y no tuve ningún problema en particular para procesarla. Sin embargo, el bismuto puro, los lingotes que compro para fundir en un prototipo de aleación son tan frágiles y los cristales están tan mal ensamblados que se rompen si los miras como divertidos. Rara vez llego un lingote intacto. Esto debe ser algo familiar; el fabricante empaqueta cada lingote para que puedas verter los fragmentos. La aleación, por otro lado, aunque todavía no es fuerte en comparación con las aleaciones estructurales, es lo suficientemente fuerte para todos los usos. Por ejemplo, una vez usé algunos para poner el mango de un hacha en un hacha, y diez años de uso después de eso todavía funciona firmemente. Entonces, la cura aquí es agregar elementos de aleación. Incluso una pequeña cantidad de estaño o plomo refinaría la estructura del grano lo suficiente como para permitir el mecanizado.

  • gracia oportuna dice:

    ¡Muy por encima de mi sueldo!

Óscar Soto
Óscar Soto

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