Análisis del comportamiento a fatiga en flexión rotativa del acero sae 4140 con diferentes temperaturas de revenido en agua marina

Coronado Marín, John Jairo | 2015

Este trabajo se realizó con el propósito de determinar el comportamiento a fatiga, nucleación y crecimiento de grietas, del acero SAE 4140 usando el ensayo de fatiga en flexión rotativa en un ambiente corrosivo y analizar su relación con la microestructura y las propiedades mecánicas obtenidas por el revenido a diferentes temperaturas. Se utilizaron probetas de fatiga mecanizadas bajo norma, se realizaron tratamientos térmicos de temple y revenido (200°C, 400°C y 600°C) a todas las probetas. Se realizaron los ensayos de fatiga en agua marina y se identificó el intervalo de la nucleación de grieta en el mismo ensayo, con los datos obtenidos se construyeron las gráficas S-N para fractura del acero y para nucleación de grieta. Se realizó la medición del potencial de corrosión para los tres materiales, se realizaron metalografías y se inspeccionaron las superficies de fractura de las probetas ensayadas en agua marina. Se encontró que el acero SAE 4140 templado y revenido a 200°C presentó la mayor resistencia a la fatiga de 652,98 MPa. El método de identificación de grietas permitió identificar una nucleación temprana cuando la temperatura de revenido es de 600°C y una identificación tardía cuando la temperatura de revenido es de 200°C. La velocidad de corrosión en agua marina fue mayor para el acero SAE 4140 revenido a 200°C comparado con el revenido a 400°C y 600°C, se observó que a medida que aumenta la temperatura de revenido disminuyó la velocidad de corrosión aunque se diferenciaron en solo un 5,5%. Del análisis fractográfico se encontró que a medida que aumentó la temperatura de revenido para el acero SAE 4140 desde 200°C hasta 600°C el material presentó un aumento en la cantidad de sitios de iniciación de grietas por fatiga en contacto con agua marina

Correlación de la resistencia a compresión uniaxial con la humedad y porosidad eficaz en rocas de una cantera del Sur Occidente colombiano [recurso electrónico]

Restrepo Mora, Iván Adolfo | 2015-01-08

Se presenta la formulación de un proyecto experimental que consiste en la determinación del parámetro mecánico de resistencia a compresión uniaxial en la roca y sus correlación con la humedad y porosidad eficaz, propiedades fisicas de la roca.

Ductilidad de una conexión a momento empleando vigas de alma expandida

Areiza Palma, Gilberto | 2011

Las vigas de alma expandida son perfiles metálicos I de alma llena o vigas armadas que al realizarles un corte en el alma, zigzagueante o circular, desplazarlos y soldarlos en el alma dan como resultado perfiles de mayor altura y rigidez. Su principal beneficio radica en que al ser utilizadas en grandes luces se pueden obtener reducciones en el costo total del proyecto hasta del 40% en comparación a vigas de alma llena. En la actualidad se conoce información acerca del comportamiento a flexión, cortante y fuerza axial de los perfiles de alma expandida, sin embargo, no se tiene un conocimiento detallado del comportamiento de las conexiones a momento viga-columna. Por consiguiente, la pregunta que se planteó es ¿Cuál es el comportamiento de una conexión a momento viga-columna con elementos de alma expandida?. Para resolver este problema se construyó una conexión a momento a escala real con una viga celular encontrando una capacidad de rotación máxima de 0.03 radianes y una capacidad de rotación suficiente que permite su utilización en pórticos resistentes a momento con capacidad moderada de disipación de energía PRM-DMO

Efecto de los tratamientos termo-mecánicos en la respuesta tribológica de una aleación Fe-Mn-AI-C [recurso electrónico]

Aguilar Castro, Yesid | 2017

En este proyecto de tesis doctoral se estableció un puente entre distintas temáticas que han sido investigadas de forma independiente en las aleaciones Fe-Mn-Al-C hasta la fecha. Se inició el estudio con la fundición del acero Fe-Mn-Al-C de acuerdo al conocimiento actual en la metalurgia física de estas aleaciones, para posteriormente estudiar las condiciones adecuadas de procesamiento, así como la evolución microestructural durante la deformación a elevadas temperaturas con el fin de establecer una ruta que tenga aplicabilidad industrial, y finalmente el estudio del efecto de estos tratamientos en la respuesta tribológica de la aleación. En esta tesis doctoral se estudiaron distintos tratamientos termo-mecánicos y se evaluó la evolución microestructural determinando los mejores parámetros de procesamiento en caliente (se estableció un mapa de proceso en caliente para esta aleación) para obtener buena ductilidad en caliente, tamaño de grano adecuado e incremento en la dureza. Se evidenció la precipitación de carburos-¿ durante los tratamientos termo-mecánicos evaluados. Adicionalmente se expusieron los problemas de procesamiento que surgieron durante el trabajo y como se eliminaron o minimizaron. Posteriormente, se realizaron ensayos de desgaste abrasivo en la aleación objeto de estudio con los nuevos tratamientos termo-mecánicos y con los tratamientos térmicos de envejecimiento convencionales, lo que permitió elucidar el efecto de la energía de falla de apilamiento, los tratamientos de envejecimiento, así como de los tratamientos termo-mecánicos en la resistencia al desgaste abrasivo. Finalmente, se propuso un modelo termodinámico optimizado que permitirá determinar la energía de falla de apilamiento en aleaciones Fe-Mn-Al-C-Si de una manera más precisa en comparación a los modelos anteriores, permitiendo, que en los posteriores estudios en esta temática se pueda utilizar este modelo termodinámico para determinar este parámetro de una forma rápida y sin costo asociado, facilitando el diseño de aleaciones en función de las propiedades deseadas.

Evaluación experimental de la efectividad del adhesivo epóxico para reforzamiento de vigas de hormigón reforzado

Madera Sierra, Carlos Alberto | 2013

Éste trabajo de investigación se basa en la evaluación experimental de la efectividad del adhesivo epóxico utilizado para unir concretos de diferentes edades en reforzamiento de vigas de hormigón. Se construyeron seis elementos vigas, (dos por cada caso) El proceso se realizó comparando 3 casos de vigas: Viga de sección B x H reforzada fundida monolíticamente con concreto de resistencia F¿c, el segundo caso fue una Viga de sección b x h no reforzada, para después de alcanzar su resistencia máxima F¿c, incrementar su sección a: B x H, adicionando concreto e incorporando refuerzo, pero sin aplicar adhesivo epóxico y el último caso fue, Viga de sección b x h no reforzada, para después de alcanzar su resistencia máxima F¿c, incrementar su sección a: B x H, adicionando concreto e incorporando refuerzo, aplicando adhesivo epóxico. En síntesis se llevaron los elementos a pruebas de flexión, los cuales arrojaron una serie de datos que fueron analizados para determinar la conveniencia o no de ejecutar la aplicación del adhesivo epóxico, para de esta manera medir su efectividad, al comparar los resultados de sus resistencias ultimas con las obtenidas de las vigas de igual sección pero fundidas de manera monolítica. Para poder realizar este trabajo, se consultó la bibliografía existente respecto a la mecánica de vigas sometidas a flexión, así como las teoría de los adhesivos para este tipo de aplicación, y por último se consultó con los constructores que ha ejecutado actividades de saneamiento estructural, para que nos contaran cuales son las técnicas y procedimientos que más se usan en este tipo de obras. Se concluyó, después de analizar los resultados que arrojaron pruebas de laboratorio, que el adhesivo epóxico utilizado como puente de adherencia es necesario para alcanzar la resistencia ultima de diseño, en el caso de reforzamiento por aumento de sección de vigas de hormigón.

Laboratorio de resistencia de materiales

Ortiz Casas, Elva Leonor | 2013-10-15

Modelamiento matemático de la estructura cristalina FCC del nitruro de titanio por medio de teoría de grafos [recurso electrónico]

Gómez Ovalle, Alvaro Enrique | 2015-11-24

En este trabajo se analizarán los conceptos de teoría algebraica de grafos y grupos; esto para aplicar los conceptos de un espacio vectorial a la matriz de adyacencia del grafo. Con estos conceptos teóricos se modelara la estructura cristalina del nitruro de titanio (TiN); se analizara su estructura tipo FCC, la cual será tratada como el grafo a analizar. Esta modelación nos permitirá asociar propiedades físicas a la estructura del grafo de la estructura cristalina; esto se lograra mediante una función característica del modelo.

Producción y caracterización de recubrimientos de TiSin obtenidas por la técnica de magnetrón sputtering reactivo [recurso electrónico]

Guerra Betancourt, Jose Luis | 2015-11-24

Se depositaron recubrimientos de TiSiN mediante D.C Magnetrón Sputtering reactivo sobre sustratos de acero inoxidable AISI 304, vidrio y silicio (111), variando el flujo de N2, con el fin de estudiar su efecto en las propiedades estructurales, mecánicas, tribológicas y de corrosión. Los recubrimientos se depositaron utilizando un blanco de Ti-Si (90-10 %at.) con 99.999% de pureza. La caracterización estructural se realizó por medio de Difracción de Rayos X (XRD), encontrando los picos correspondientes a cristalitos de TiN. Al no encontrar evidencias de la formación de las fases Ti-Si-N, Ti-Si, Ti ó Si libre, se determinó que el compuesto está formado por granos cristalinos de TiN en una matriz amorfa de SiN. Dicho resultado está apoyado en análisis realizados por FTIR y EDS. Las propiedades superficiales se obtuvieron por medio de perfilometría, obteniendo capas densas con rugosidad promedio de ~24 nm. Las propiedades mecánicas y la adhesión fueron estudiadas por medio de nanoindentación y rayado, obteniendo valores de dureza alrededor de 23 GPa cuando se utilizan bajos flujos de N2. Los recubrimientos obtenidos muestran signos de fragilidad al presentar cargas cohesivas bajas (Lc1 ~4N), sin embargo muestran fallas adhesivas a cargas criticas de ~27N. El comportamiento de la fricción se obtuvo por medio de Bola en Disco ¿PIN ON DISK, con un contrapar de acero 440. Los resultados indican alta fricción causada por procesos de abrasión-adhesión, dominados por el comportamiento del debris. Los análisis de las pistas de desgaste, realizados por medio de perfilometría, estereoscopia y SEM, mostraron que la adhesión de partículas duras sobre la superficie incrementa la resistencia al desgaste del sustrato en un orden de magnitud. Este efecto se ve favorecido cuando se depositan los recubrimientos con flujos de N2 entre 0.2 y 0.8 sccm. La resistencia a la corrosión fue evaluada por medio de curvas potenciodinámicas y resistencia a la polarización lineal (RPL), calculando los valores de potencial de corrosión (mV), potencial de picado (mV), velocidad de corrosión (MPY) y el factor de porosidad (%). Se observo que los recubrimientos protegen la superficie del acero del ataque corrosivo, incrementando la pasivasión y reduciendo el picado.

Propiedades mecánicas y tribológicas de películas de WS2 depositadas por medio de magnetrón sputtering DC no reactivo para aplicación en lubricación sólida [recurso electrónico]

Berrio Ortiz, Edison | 2015-11-24

Se depositaron recubrimientos de Bisulfuro de tungsteno (WS2) por medio de DC magnetrón sputtering no reactivo sobre sustratos de acero 304, vidrio y silicio orientado (111), variando el potencial de polarización (Bias), con el fin de determinar si el material posee las propiedades necesarias para ser utilizado como lubricante sólido en ambientes con humedades relativas superiores a 40%. Por medio de análisis infrarrojo FTIR, se observó la aparición de vibraciones correspondientes a la banda D (Distorted Band), indicando cierto grado de anisotropía, la cual incide sobre las características cristalográficas del material. Por medio de Difracción de Rayos X, se determinó que los recubrimientos obtenidos poseen estructura cristalina hexagonal, con textura combinada en planos (100) y (101), los cuales son paralelos al eje c y están relacionados con rompimiento columnar y posterior formación de una película de transferencia. De igual forma, se observó que el potencial de polarización afecta la estructura cristalina del material, lo que resulta influyente en su comportamiento tribológico. Se determinó alta ductilidad y plasticidad, a partir del estudio de las propiedades mecánicas y la adhesión. Utilizando la técnica de bola en disco, se determinó que al aumentar la carga de 1 a 5N, mejora el comportamiento de la fricción cuando se utiliza un par de alúmina, encontrando coeficientes de fricción del orden de 0.09 sostenidos hasta ~35m, determinando que la tribo-oxidación posee gran influencia al propiciar la transición de mecanismos de desgaste adhesivo a abrasivo. Utilizando el modelo de Archard se obtuvieron coeficientes de desgaste del orden de 10-9, lo cual indica alta protección sobre el sustrato y generación de una película de transferencia sobre el par (observada por medio de microscopía). Cuando se utiliza un par reactivo, se determinó que la tribo-oxidación influye en el comportamiento tribológico del sistema, al generar partículas de desgaste abrasivas, las cuales provienen tanto del par como del sustrato parcialmente expuesto, incrementando la inestabilidad del coeficiente de fricción y posterior aumento del desgaste. Por medio de curvas potencio-dinámicas, se observó que el material provee alta protección contra la corrosión del acero 304, mostrando alta capacidad de pasivación y baja velocidad de corrosión.

Síntesis y caracterización de un recubrimiento AI-Si-N obtenido a través del proceso del pulverización catódica reactiva variando el voltaje bias DC [recurso electrónico]

Sequeda Osorio, Federico (Director de Tesis o Trabajo de Grado) | 2015-11-23

Se sintetizó y caracterizó una película delgada de AlSiN a través de la técnica de Pulverización Catódica Reactiva asistida por Campos Magnéticos; utilizando como blanco del sistema una oblea de AlSi (30:70at%) y como substratos acero inoxidable 316L (caracterización mecánica, tribológica y de resistencia a la corrosión), dynasil (medidas de espesor) y zafiro (caracterización óptica). Las películas se crecieron en una atmosfera reactiva de nitrógeno y argón bajo flujos de 0.15sccm y 10sccm respectivamente. Se estudió el efecto del voltaje de polarización sobre las propiedades superficiales, mecánicas, tribológicas, ópticas y de resistencia a la corrosión del recubrimiento al trabajar con potenciales de -50V, -100V, -150V y -200V. Los resultados obtenidos demostraron que a medida que aumenta el voltaje de polarización la morfología de las películas tienden a ser más homogéneas y densas, además se presenta disminución de la rugosidad y del tamaño de grano. En cuanto a las propiedades mecánicas el recubrimiento presentó valores medios de dureza hasta los 17.21 GPa con módulos de 247.96GPa y además sus coeficientes de fricción tomaron valores similares al del acero. Respecto al estudio de las propiedades ópticas se obtuvieron modos vibraciones de la aleación AlSiN a una transmisión apreciable (41¿68 %) en las regiones: cercana infrarroja y visible con una caída o disminución de la transmisión por debajo de 783 nm y un espectro principal de reflectancia de 562 nm.