Revista Remetallica
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Generación del segundo armónico como técnica de caracterización en metales
Get PDFEl uso de una respuesta acústica no lineal ha sido aceptado como una alternativa prometedora para la evaluación del estado microestructural en sólidos metálicos. La generación del segundo armónico, debido a la propagación de ondas ultrasónicas ha sido utilizada para cuantificar la cantidad de no linealidad en un material. Dado que ésta se atribuye a defectos microestructurales, como la deformación de la red o el movimiento de dislocaciones, la relación entre la no linealidad y el cambio en las propiedades debido a la fatiga, la fluencia, el envejecimiento y el daño térmico, ha sido investigado intensamente. En este artículo se presenta una revisión bibliográfica de trabajos que han estudiado el efecto de los cambios microestructurales sobre la generación de armónicos y en el parámetro no lineal beta. Adicionalmente, se presentan los desafíos en esta materia y los trabajos en curso para afrontar los mismos.
Palabras Clave: Generación del segundo armónico; ultrasonido no lineal; parámetro no lineal; acústica
REMETALLICA 2022
No full textEDITADA POR EL DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA METALÚRGICA FACULTAD DE INGENIERÍA / UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE
ISSN 0714-291 Versión Impresa / 2735-6566 Versión Digital / Vol. 37 / No 25 / 202
Modelos constitutivos y predicción de propiedades mecánicas en aceros multifásicos
Get PDFUn tema de permanente investigación en ciencia e ingeniería de materiales es el de los aceros multifásicos, que son aceros que contienen varias fases: ferrita, bainita, martensita y austenita retenida. Cada una de estas fases otorga ciertas propiedades, por ejemplo, la ferrita entrega conformabilidad, la bainita y la martensita, resistencia mecánica y la austenita ductilidad. Esta combinación de propiedades hace posible que el acero multifásico, sea un material de excepcionales propiedades mecánicas. Otro aspecto relevante dice relación con la necesidad de predecir las propiedades mecánicas de este tipo de aceros, las cuales dependerán precisamente de las fases presentes y de las transformaciones que puedan ocurrir durante los procesos de deformación. Se ha investigado acerca de la forma en que dichas propiedades mecánicas pueden ser predichas. El presente artículo muestra algunos de los avances más relevantes que se han hecho los últimos años en la predicción de propiedades mecánicas a partir de modelos constitutivos, contrastándose los resultados de dichos modelos con los valores reales obtenidos experimentalmente, mostrando una buena correspondencia entre ambos valores.
Palabras Clave: Propiedades mecánicas; Modelos constitutivos; Aceros multifásicos; Austenita retenida
Oxidación de CO a CO2 en un reactor tubular mediante modelación y simulación en COMSOL
Get PDFSe simuló en 3D la oxidación del CO a CO2 usando COMSOL emulando un reactor de laboratorio cilíndrico de 1 m de largo por 0.1 m de diámetro, donde las paredes corresponden a un acero SAE 4340 de 0.15 cm de espesor. El monóxido de carbono y gas oxígeno entran al reactor por un extremo, formando dióxido de carbono mediante una reacción química homogénea irreversible de orden tres medios. La transferencia de masa de CO y O2 se encuentran acopladas, debido a que la cinética de reacción incluye la concentración de CO por la raíz cuadrada de la concentración de O2. Debido a la dificultad de la resolución analítica, se resolvió usando el software COMSOL versión 5.5. Las difusividades de las especies están calculadas por las interacciones de mezclas concentradas usando el modelo de Maxwell – Stefan, la constante cinética se estimó en 0.0254 (s–1). Para la longitud del reactor, la reacción no se completó, avanzando sólo en un 48.56 %. La reacción ocurre a lo largo de todo el reactor, pero es significativamente mayor en la entrada, y presenta diferencias en la dirección radial siendo mayor en las cercanías de la pared cilíndrica. Debido a la liberación de calor producto de la reacción química, el fluido es acelerado hacia la salida del reactor. Debido al efecto refrigerante de la convección natural exterior, las paredes alcanzan una temperatura interior máxima de 600º C, lo cual, al estar dentro del rango de trabajo del material, no presenta complicaciones.
Palabras Clave: COMSOL; FEM; difusión; convección; constante cinética; CO2
Sensor Sumergible Multivariable para la Supervisión y Optimización del Proceso de Flotación
Get PDFEste artículo describe el desarrollo y validación de un sensor sumergible que proporciona en línea y en tiempo real mediciones asociadas a las propiedades de la dispersión de aire y suspensión de partículas en la zona de colección de máquinas de flotación industriales. La tecnología proporciona en forma simultánea y en tiempo real mediciones de la concentración de aire (gas holdup), la densidad, viscosidad y temperatura de la pulpa mineral suspendida bajo la espuma en una máquina de flotación. El sensor comprende una celda de exclusión de gas, un flujometro másico Coriolis y una unidad de procesamiento de datos. La celda de exclusión de gas es un tubo con ambos extremos abiertos y que tiene una contracción gradual en su área de sección transversal que se asemeja a un cono invertido truncado. El flujometro másico Coriolis consiste de un tubo único recto de titanio de una pulgada que está conectado mediante flanges a la celda de exclusión de gas. Cuando el dispositivo sensor se sumerge verticalmente en la pulpa mineral aireada, se induce un flujo descendente continuo de pulpa sin burbujas a través del dispositivo; en donde la magnitud del flujo inducido es proporcional a la concentración de aire en la región en donde el dispositivo sensor está sumergido. En este artículo se presenta su validación en distintas máquinas de flotación industriales. La tecnología fue desarrollada en el Laboratorio de Flotación de la Universidad de Santiago, protegida por la USACH mediante múltiples patentes nacionales e internacionales y licenciada a la Empresa de base Científico Tecnológica U-Sensing Spa para su transferencia tecnológica.
Palabras Clave: Sensor; Multivariable; Optimización; Burbujas; Flotación
Reseña histórica de la actividad minera y metalúrgica en Chile
Get PDFEl presente artículo mostrará una reseña histórica sobre la evolución de la metalurgia en Chile. Para eso comenzaremos con una exposición del trabajo de metales en la época prehispánica, siguiendo con el trabajo de metales durante la conquista europea, la extracción de salitre y posterior desarrollo de la metalurgia extractiva del cobre mediante la revisión de la historia de la Corporación Nacional del Cobre (CODELCO). Finalmente definiremos los desafíos que deberá enfrentar nuestra área en lo relativo al cuidado del medio ambiente que nos exigen los nuevos tiempos, entre otros.
Palabras Clave: Historia del cobre; historia del salitre; Chile
Sobre la definición y cálculo de la Energía de Falla de Apilamiento
Get PDFLos aceros austeníticos de alto contenido en manganeso (Mn > 20%) de estructura FCC, pertenecen a la nueva generación de aceros avanzados de alta resistencia, esto por su buen comportamiento mecánico global. Las mejores propiedades de estos materiales se deben a la competencia entre los distintos mecanismos de deformación que pueden manifestarse, estando estos relacionados con la Energía de Falla de Apilamiento (EFA), que define la prevalencia de un mecanismo por sobre otro, siendo estos el deslizamiento de dislocaciones, el maclado mecánico y la transformación de austenita-γ a martensita-ε. Este artículo explica el concepto de la Energía de Falla de Apilamiento dentro de materiales FCC, los métodos de obtención y los mecanismos de deformación que son regidos por esta, para finalizar con el planteo del modelo de Olson y Cohen y su aplicación en un acero específico de composición Fe-22%Mn-0,6%C en un rango de temperatura entre 50 a 600 [K]. Se demuestra que la EFA es proporcional a la temperatura y que se relaciona principalmente con la interacción de los elementos de aleación.
Palabras Clave: Aceros TWIP; Energía de falla de apilamiento; Austenita; Martensita
Bases termodinámicas en metalurgia: Diagramas de fases de aleaciones
Get PDFLa formación en ciencias básicas en cualquier rama de la ingeniería es tarea fundamental para el desarrollo de competencias que requieren ambientes en que se requiere cada vez más supervisión de procesos automatizados. En el pasado la ausencia de programas y la capacidad de procesamiento de datos de la tecnología disponible hacía muy complejo el proceso de cálculo de equilibrio para sistemas a partir de bases de datos. Ya en la década de los sesentas se comenzaban a proponer metodologías para el cálculo de diagramas de equilibrio de fases, situación que en la actualidad ha motivado la disponibilidad de varios programas para cálculos de equilibrio a partir de bases de datos termodinámicos (teóricos y experimentales) en corto tiempo. Los resultados de estos cálculos que han de cumplir con las leyes de la termodinámica y la regla de las fases entre otros. En Metalurgia, el uso de diagramas de equilibrio de aleaciones permite a los ingenieros evaluar la pertinencia de un determinado tratamiento térmico para la formación de una microestructura que maximice el desempeño de una pieza de ingeniería o definir las condiciones mediantes las cuales podemos refinar metales. La evaluación de la validez de los datos obtenidos mediante el uso de programas computacionales para cálculo de diagramas de fase requiere de una fuerte comprensión de las bases termodinámicas que los rigen. Es por esta razón que el aprendizaje significativo en termodinámica es un proceso que de ser exitoso facilita el entendimiento de lo que ocurre en un sistema al modificar variables como presión o temperatura. Este trabajo, en lenguaje simple, ejemplifica cómo la comprensión de conceptos base de la termodinámica como la regla de las fases, permite una evaluación de la validez de los diagramas de fases Fe-C obtenidos mediante Thermo-Calc. Se pretende que los comentarios aquí pre- sentados puedan ser transferidos a otros sistemas por los lectores con mentes más inquietas
Una completa revisión de los orígenes y evolución de los procesos de manufactura de las cadenas
Get PDFEl presente trabajo muestra los posibles orígenes, el desarrollo y evolución de los diversos procesos de manufactura de las cadenas, trazando la línea base sobre la existencia de la cadena por miles de años, primeramente utilizada en sistemas de cangilones de agua y en bocetos de Leonardo da Vinci, evolucionando morfológicamente en función de las necesidad o posibilidades de cada taller de artesano, para dar paso con el devenir de los años a su apogeo en la industria marítima en el siglo XIX mediante mecanismos de manufactura por fundición o forja, paralelamente la revolu- ción industrial impulsó la sustitución de la fuerza del herrero por la de las máquinas, pudiendo implementar procesos de manufactura de cadenas soldadas cada vez de forma mas automática. Finalmente se concibe la cadena como un conjunto de eslabones en constante cambio ligado a los avances tecnológicos y necesidades de la historia de la humanidad
Determinación de la respuesta a fatiga de GLARE (Glass Reinforced Laminate) reforzado con nanotubos de carbono
Get PDFSe investigó la respuesta a fatiga de GLARE (Glass Reinforced Laminate) fabricado con resina epóxica reforzada con nanotubos de carbono (NTC). Para la fabricación del Glare se utilizó Al 2024-T3, fibra de vidrio S2-5433, resina epóxica L20 y endurecedor EPH-161. Se usaron NTC comerciales. Las muestras se prepararon íntegramente en el taller de materiales compuestos de la Empresa Nacional de Aeronáutica (ENAER). Se utilizaron probetas rectangulares de 50 x 140 mm de acuerdo a la norma ASTM E647. Con el fin de reforzar la resina epóxica utilizada, se agregaron NTC en las dosificaciones de 0,5 y 1% en peso. Se determinaron las curvas carga versus número de ciclos utilizándose cinco niveles de carga y tres probetas por cada nivel. Se determinaron las curvas de Paris para cada una de las configuraciones fabricadas, determinándose los coeficientes C y m. La metodología experimental consideró en todos los casos una perforación circular de 7,7 mm de diámetro en el centro de cada probeta, dos entallas ubicadas perpendiculares al eje de aplicación de carga de 2 mm y una pregrieta de 3 mm de longitud. Los resultados se compararon con los resultados obtenidos con GLARE fabricado sin refuerzo a través de ensayos de fatiga, obteniéndose en todos los niveles una mejora en la vida a fatiga