núm. 15 (2020)

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  • Análisis del comportamiento mecánico de bandas de resistencia como sustituto de la piel humana en ensayos mecánicos
    La piel humana es un tejido multicapa altamente anisotrópico, el análisis de sus características ha sido estudiando por años con el fin de encontrar un modelo definitivo que describa su comportamiento. Actualmente se necesitan modelos y sustitutos para suplir las necesidades de simuladores quirúrgicos y en industrias como los video juegos y la animación. En este estudio se usaron muestras de piel de cerdo adquiridas en una tienda local debido a las similitudes entre la piel de cerdo y la piel humana. Se seccionaron tres muestras de 60 mm x 120 mm a las que se le removió la hipodermis y fueron evaluadas en una máquina universal Shimadzu AG-X. Teniendo como referencia los ensayos realizados en la piel de cerdo, se estima la viabilidad de las bandas de resistencia elaboradas de látex como sustituto mecánico de la piel humana. Se realizaron ensayos de tracción en siete diferentes bandas de resistencia (su rigidez está definida por el color) utilizando un perfil C de acuerdo con la norma ASTM D412. Tanto para las muestras de piel de cerdo como para las bandas de resistencia se obtienen las constantes para el modelo hiperelástico de Veronda Westman usando la Suite FEBio. Empleando la energía de deformación como factor comparativo, se determinó que las bandas de resistencia elaboradas de látex no podrían reemplazar la piel humana en los escenarios y aplicaciones descritas anteriormente.
  • Influencia de la microestructura de partida y la composición química en la ferritización y perlitización de hierros nodulares

    Institución: Universidad de Antioquia

    Revista: Revista Colombiana de Materiales

    Autores: Machado, Harold; Montoya, Mateo; Aristizábal, Ricardo

    Fecha de publicación en la Revista: 2020-05-17

    En este trabajo se estudió el efecto de la composición química, la microestructura de partida, el conteo de nódulos y las temperaturas de tratamiento térmico en la obtención de matrices completamente ferríticas o perlíticas para cuatro hierros nodulares aleados con diferentes contenidos de níquel y cobre. Se utilizaron cálculos con ThermoCalc®, microscopía electrónica de barrido y microscopía óptica para determinar las temperaturas y tiempos óptimos de los tratamientos térmicos para obtener las matrices deseadas. Los resultados mostraron que la composición química tiene un efecto en la temperatura de ferritización y el tiempo de sostenimiento, especialmente cuando se tiene cobre en la aleación, dificultando la disolución de la perlita. De igual manera se presenta un cambio en el conteo de nódulos en las aleaciones ferritizadas. También se encontró que el rango de temperatura para el normalizado sin presencia de ferrita en la matriz está entre 460-500 °C, teniendo una variación en el espaciamiento interlaminar, producto de las diferencias de la temperatura de tratamiento con la temperatura eutectoide.
  • Optimización de las condiciones de fabricación de cuerpos de prueba de tracción de una aleación Cu-8%Sn (AS-CAST) asistida con SOLIDCast®

    Institución: Universidad de Antioquia

    Revista: Revista Colombiana de Materiales

    Autores: Ramírez, Daniel; Rojas, Juan Marcelo; Giraldo, Lizeth

    Fecha de publicación en la Revista: 2020-05-17

    Un factor importante durante la medición de las propiedades mecánicas en tensión de materiales metálicos es obtener componentes de prueba fundidos con el mínimo de defectos. En este sentido es necesario mejorar las condiciones de fabricación de piezas fundidas para obtener mediciones con resultados confiables. En este trabajo se muestra la predicción de defectos y la optimización de parámetros de los modelos de fundición propuestos por la norma ASTM B208-14 mediante la simulación de la fundición para una aleación Cu-8%Sn utilizando SOLIDWorks® y SOLIDCast®. Los resultados de la optimización muestran que la temperatura, el tiempo de vaciado y turbulencia del metal líquido varían al ser comparados con los diseños propuestos. La temperatura del metal líquido es homogénea en el volumen de la pieza, siempre por encima de la temperatura de líquidos durante el llenado del molde. Las líneas de flujo evidencian una reducción en la turbulencia del metal líquido, disminuyendo la posibilidad de oxidación y atrapamiento de gases. Las simulaciones también mostraron que el alimentador compensó las contracciones y sus dimensiones permanecieron constantes, permitiendo la obtención de un mayor número de componentes metálicos. La placa modelo se fabricó por medio de impresión 3D obteniendo un modelo con alta resistencia mecánica y buen acabado superficial. El moldeo se realizó en arena de sílice aglomerada con resina fenólica, posteriormente se utilizaron líquidos penetrantes en la pieza fundida en estado “as-cast” para verificar la sanidad validando los resultados obtenidos en las simulaciones, evidenciando que el software predice la sanidad de piezas de fundición, ayudando a reducir tiempo de trabajo y costos.
  • Estudio de prototipos de ladrillos cerámicos elaborados con residuos de la minería del oro

    Institución: Universidad de Antioquia

    Revista: Revista Colombiana de Materiales

    Autores: Zuluaga, Daniel; López, Esperanza; Pérez, Milton; Correa, Mauricio

    Fecha de publicación en la Revista: 2020-05-17

    Este artículo exhibe los resultados de una investigación centrada en la elaboración prototipos de ladrillos cerámicos a partir de mezclas de dos tipos de residuos de la minería del oro procedentes del Nordeste de Antioquia: el primero consiste en una capa arcillosa generada a partir de operaciones aluviales (RA) y el segundo se compone de colas de flotación (RF) generadas a partir del beneficio de mineral de veta. Los porcentajes en peso de los residuos utilizados en este proyecto fueron de 0, 5, 10, y 15 de RF y con RA a completar; las diferentes muestras fueron conformadas mediante prensado a 3 MPa y sinterizadas a 1050 °C durante 3 h. Se determinó la composición elemental de los dos residuos mediante la técnica de fluorescencia de rayos X y las fases cristalinas tanto de las materias primas como de los ladrillos sinterizados empleando la técnica de difracción de rayos X. A los diferentes prototipos de ladrillos sinterizados se les determinaron el módulo de ruptura, el porcentaje de absorción de humedad, porosidad aparente, densidad tipo “bulk”. Los resultados obtenidos para los prototipos ladrillos fabricados con las diferentes mezclas fueron comparados con los presentados por un prototipo fabricado bajo las mismas condiciones con una arcilla típica para fabricación de ladrillos en la región (AP), y con los criterios exigidos por la norma NTC 4017, que rige los parámetros de calidad de materiales de mampostería no estructural. Finalmente, se encontró que existe un efecto causado por aumento del porcentaje en peso de RF, sobre la contracción en quema de los prototipos de ladrillos; no se presenta un efecto importante sobre el módulo de ruptura generado por el cambio de porcentaje de RF.
  • Caracterización de pasta y mortero geopolimérico con incorporación de nanowhiskers de SiC
    Se describe el comportamiento mecánico de dos matrices geopoliméricas a base de metacaolín, que contienen nanowhiskers de carburo de silicio. La adición del carburo de silicio muestra un aumento constante en la resistencia a la flexión en ambas muestras, inclusive cuando la resistencia a la compresión muestra poco incremento en ciertas edades pudo ser registrado hasta un 42,71% de incremento. Considerando la presencia de nanomateriales, fue utilizada energía ultrasónica para dispersar, fue aplicada cura térmica por 24 horas y posteriormente analizado las modificaciones de bandas de espectro de infrarrojo.
  • Efecto de la reología de suspensiones de alumina para la fabricación de crisoles a partir de la técnica de colaje
    Se elaboraron crisoles utilizando la técnica de colaje, empleando suspensiones fabricadas con polvos de alúmina, los cuales se caracterizaron mediante microscopía electrónica de barrido (MEB) donde se determinó que tenía una distribución granulométrica d10 y d90 de 0,85 y 1,96 μm respectivamente, y que presentaba una morfología irregular. La composición química evaluada mediante fluorescencia de rayos X (FRX) fue de 99,81% (% en peso) de alúmina, además mediante difracción de rayos X (DRX) se encontró que la fase cristalina predominante es α-alúmina y la restante, en su mayoría corresponde a hidróxido de aluminio. Las suspensiones se elaboraron empleando un diseño de experimentos 32, cuyos factores fueron los porcentajes de sólidos y de defloculante (mezcla de poliacrilatos, PA), de los cuales se descartaron los niveles en los cuales la suspensión no presentaba características adecuadas para el proceso de colaje. Posteriormente, éstas fueron estudiadas reológicamente para determinar su coeficiente de tixotropía y/o reopexía, y así asociarlo con su comportamiento en el vaciado al molde de yeso. A las suspensiones que tuvieron mejor comportamiento se les realizó un análisis para determinar los módulos de almacenamiento y de pérdidas, de este modo se pudo verificar su estabilidad. Los crisoles fueron sinterizados a 1.600°C por 3 h, se les midió la porosidad superficial y la porosidad interna para determinar si tenían una buena sinterización. Los resultados indican que la suspensión con 80% de sólidos y 0,1% de la mezcla de poliacrilatos, presentó un mayor coeficiente de tixotropía y una baja porosidad en la sección transversal del crisol.
  • Espumas de vidrio y recubrimientos poliméricos a base de butiral de polivinilo obtenidos a partir de desechos de vidrio laminado y cenizas volantes

    Institución: Universidad de Antioquia

    Revista: Revista Colombiana de Materiales

    Autores: Rodríguez, Cristian; Meléndez, Ángel Manuel

    Fecha de publicación en la Revista: 2020-05-17

    Aquí se determinó que una combinación de tratamientos mecánicos y químicos realizados a desechos de vidrio laminado permite la separación completa de sus componentes, el vidrio templado y el butiral de polivinilo (PVB), lo cual hizo viable su recuperación y reciclaje para generar productos con valor agregado. El etanol fue elegido como el disolvente adecuado para preparar recubrimientos compuestos de PVB resistentes a la corrosión; además, se agregaron micropartículas de óxido de aluminio para aumentar su capacidad de resistencia a la corrosión. Una serie de películas a base de PVB se depositaron sobre sustratos de acero 1018 mediante la técnica de recubrimiento por rotación. Las observaciones de microscopía electrónica de barrido mostraron que los recubrimientos fueron homogéneos y sin grietas. El comportamiento a la corrosión de estos recubrimientos en una solución de NaCl al 3,0% se investigó por espectroscopia de impedancia electroquímica. La resistencia a la transferencia de carga del recubrimiento de PVB es al menos dos órdenes de magnitud mayor que la de los recubrimientos de PVB con Al2O3. Estos resultados indican que la incorporación de Al2O3 tiene un efecto perjudicial sobre el recubrimiento de PVB. Por otra parte, se realizaron análisis térmicos a mezclas de cenizas volantes, SiC y el vidrio recuperado con la finalidad de establecer las condiciones para obtener espumas de vidrio. A los materiales obtenidos se les determinó el grado de porosidad y se les realizaron ensayos de compresión. El vidrio obtenido a 950 °C podría ser un material poroso prometedor para aplicaciones de aislamiento térmico.
  • Desarrollo de concretos de bajo impacto ambiental a partir de residuos sílico-aluminosos activados alcalinamente del sector minero
    Los residuos mineros (RM) generan grandes problemas ambientales debido a la alta y progresiva explotación de minerales y su consecuente disposición. La activación alcalina es un método utilizado para la fabricación de materiales de construcción, usando los residuos como materiales cementantes. En esta investigación se desarrollaron concretos a partir de RM activados alcalinamente. Los residuos de minería de carbón (arenosos-RC y arcillosos-RCd) y de minería aurífera de veta (colas de flotación-CF), fueron activados mediante una mezcla de solución NaOH y Na2SiO3. Inicialmente se fabricaron morteros activados alcalinamente, utilizando los RM molidos y/o con granulometría original y sustituciones parciales por cemento Pórtland tipo I del 10 y el 20% como co-aglutinante para los residuos molidos como precursores. Debido a que las CF molidas con 20% de sustitución parcial por cemento, no alcanzaron la resistencia del mortero y del concreto de referencia (mejor resistencia a la compresión a los 28 días de fraguado), se prepararon dos condiciones más. El diseño de mezcla de las CF molidas con 30% de cemento superó la resistencia a la compresión del mortero de referencia. Por lo tanto, se utilizó para fabricar concretos activados alcalinamente, los cuales también superaron la resistencia del concreto de referencia a los 28 días de fraguado con 25,3 MPa y con un porcentaje de reducción de emisiones del 29,04%.
  • Estudio del comportamiento electroquímico de laminas de acero al carbono galvanizado recubierto con pinturas, expuesto a un ambiente simulado
    Existe una gran importancia frente a la protección de materiales metálicos comúnmente requeridos en la industria colombiana como aceros al carbono, debido a su alta demanda y utilización en ambientes corrosivos constantemente se investiga en el mejoramiento de las propiedades que se requieren para las diferentes actividades en la industria tales como la corrosión; con el fin de aumentar la vida útil del material. Con esta investigación se estudiaron propiedades electroquímicas de unas muestras suministradas por una empresa colombiana entre las que se tuvieron láminas de un acero al carbono galvanizado el cual se expuso a un ambiente salino simulado de NaCl al 3% en peso al igual que tres láminas del mismo material con recubrimiento polimérico de diferente coloración (Roja, Azul y Verde) las cuales se verificaron mediante la técnica de FTIR con ATR identificándolas como recubrimiento polimérico base tipo poliéster. Este trabajo de investigación presenta los comportamientos electroquímicos de las muestras mencionadas anteriormente durante 30 días de inmersión mediante la técnica de Espectroscopía de Impedancia Electroquímica (EIS) logrando dar respuesta inmediata respecto a la mejor opción para soportar ambientes corrosivos, llegando a la conclusión de que las láminas que se consideraron óptimas para su uso en ambientes industriales marinos y costeros de dicha empresa fueron las láminas de acero galvanizado con recubrimiento polimérico de color rojo y azul porque fueron las muestras que presentaron un excelente desempeño frente al ataque corrosivo del electrolito y baja absorción de agua.
  • Producción de ausferrita nanoestructurada en fundiciones nodulares sin alear y aleadas con cobre y niquel
    El hierro nodular austemperado (ADI por sus siglas en ingles), es un material con propiedades mecánicas excepcionales con aplicaciones potenciales en las industrias automotriz, agrícola y minera. La microestructura de ADI consiste en nódulos de grafito bien formados en una matriz de ausferrita (ferrita bainítica + austenita de alto contenido en carbono). La matriz ausferritica se obtiene por austenización seguida de un tratamiento térmico de austemperado realizado en condiciones específicas de tiempo y temperatura. En este trabajo se estudió el efecto de los parámetros de austemperado para producir ferrita bainítica nanoestructurada. El estudio se llevó a cabo en dos hierros nodulares con composiciones químicas de 3.45C-2.72Si-0.80Ni-0.6Cu (%wt) y 3.53C-2.66 Si-0.12Ni-0.01Cu (%wt). Las condiciones de austenización fueron de 900 °C durante 2 horas. Las temperaturas de austemperado fuero de 200 °C y 230 °C para la primera aleación y 215 °C y 245 °C para la segunda aleación. Los tiempos fueron de 0,5 a 10 horas para ambos sistemas de aleación. La caracterización química y microestructural se realizó mediante espectrometría de emisión óptica, microscopía óptica, microscopía electrónica de barrido y difracción de rayos X. Los resultados indican que la microestructura producida por el proceso de austemperado depende en gran medida de la temperatura y del tiempo de transformación. La mayor fracción volumétrica de ferrita bainítica se alcanzó en los tiempos de transformación más largos. El Cu y el Ni no tienen una influencia clara en la formación de la ausferrita. La ferrita bainítica producida tiene un espesor de entre 7 y 70 nanómetros.
  • Elaboración de un recubrimiento de Al2O3-TiO2 mediante proyección térmica oxiacetilénica con nanotubos de carbono en su estructura
    Se elaboró en suspensión, una mezcla de nanotubos de carbono multipared (MWCNTs) con polvos de Al2O3 (80 nm) con 13% en peso de TiO2 (18 nm), la cual se secó por aspersión en un equipo Toption TPS 15, obteniendo gránulos con una distribución de tamaño entre 5 y 25 μm, que fueron usados para elaborar recubrimientos mediante proyección térmica oxiacetilénica, con diferentes relaciones volumétricas de acetileno y oxígeno (1:1,7 – 1:2,5 – 1:3,2). La morfología de las micropartículas aglomeradas y la sección transversal de los recubrimientos se analizaron por microscopía electrónica de barrido, mientras que la presencia de los MWCNTs tanto en los aglomerados como en los recubrimientos se determinó con microscopia Raman. Los resultados indican que los MWCNTs fueron encapsulados por las nanopartículas de Al2O3 y TiO2 que conformaron los aglomerados, evitando su degradación por contacto con la llama oxiacetilénica de relación volumétrica 1:1.7, lo que permitió que los nanotubos de carbono puedan estar presentes en la estructura del recubrimiento elaborado por proyección térmica oxiacetilénica.
  • Evaluación tribológica de un acero fundido carbo-austemperado sometido al ensayo disco-disco
    Los aceros carbo-austemperados, con estructura CFB (Carbide-Free Bainite) en la capa, se establecen como una interesante alternativa para la sustitución de aceros convencionales tratados térmicamente mediante cementación, sobre todo en aplicaciones que demanden alta estabilidad y fiabilidad frente a fenómenos de desgaste. A partir de esto, en el presente trabajo se evaluaron los mecanismos de desgaste, que sufre el acero fundido, de composición química: 0.30C-1.87Si-0.55Mn-0.92Cr (% peso), sometido a tratamiento térmico de carbo-austemperado, la superficie carburada fue hasta 0.7%C y tratadas isotérmicamente 250 °C/480 min., y 300 °C/240 min. Los ensayos tribológicos se llevaron a cabo en una máquina disco-disco, en la cual se controlan variables como: número de ciclos, porcentaje de deslizamiento, lubricación, acabado superficial y velocidad lineal. Con el fin de analizar los mecanismos de falla, se llevó a cabo el cálculo de las tasas de desgaste (norma ASTMG98-17) y el análisis microestructural de las pistas de desgaste mediante microscopía óptica (MO), microscopía electrónica de barrido (MEB) y difracción de rayos X (DRX). Los resultados, muestran que las capas superficiales desgastadas están formadas por estructuras de carácter nanométrico, lo que resultó en una mayor resistencia al desgaste de estos materiales, en los cuales se identificaron mecanismos de abrasión y fatiga principalmente. Además, que las tasas de desgaste disminuyeron proporcionalmente con la temperatura del tratamiento isotérmico.
  • Propuesta metodológica para la construcción y ensamble de un prototipo de chasis Go Kart bajo la norma CIK/FIA utilizando uniones hibridas
    Se propuso un procedimiento para la construcción y ensamble de un chasis tubular tomando como referencia un chasis de un vehículo monoplaza go kart, utilizando uniones adhesivas anaeróbicas como alternativa de ensamble. La metodología consistió en establecer cinco etapas que incluyen desde el diseño de la unión hasta el ensamble. La etapa uno de definición, radica en estudiar el comportamiento estructural del chasis sometido a cargas estáticas mediante análisis por elementos finitos, para conocer los esfuerzos a los cuales está sometido cada nodo, identificando y caracterizando los puntos del chasis donde se utilizará adhesivo. Las etapas dos y tres, medición y diseño proponen el diseño óptimo de la junta adhesiva cilíndrica a solape simple. Teniendo en cuenta en su diseño los parámetros geométricos de la junta y propiedades del material de la unión (duraluminio). En la etapa de corte y doblado se construyen todos los elementos del chasis, se diseña una matriz de soldadura para garantizar así que el chasis cumpla con la norma CIK/FIA y las solicitaciones mecánicas. Para el ensamble se inicia con los puntos con adhesivo y luego los soldados, las uniones con adhesivo se curan a una temperatura entre los 80°C y 100°C por 1 hora. Los resultados de este trabajo mostraron que la flexión y la torsión son los esfuerzos críticos que estos chasis deben soportar, además en el ensamble de uniones soldadas se debe mantener las juntas cubiertas para no aumentar su temperatura y causar fallas en la unión adhesiva.
  • Influencia de la carga aplicada en el comportamiento al desgaste en fundiciones nodulares austemperadas nanoestructuradas aleadas con cobre y niquel
    Las fundiciones nodulares austemperadas (ADI por sus siglas en inglés) se caracterizan por poseer una microestructura de nódulos de grafito embebidos en una matriz ausferrítica (ferrita bainítica + austenita de alto carbono) [1]. La alta resistencia al desgaste de los ADI puede ser aprovechada cuando las condiciones de carga producen la transformación de la austenita de alto carbono a martensíta por efecto TRIP (Transformation induced plasticity). En este trabajo se realizaron ensayos de bola en disco en fundiciones nodulares austemperadas nanoestructuradas aleadas con cobre y níquel con variaciones de la carga aplicada; mientras la rugosidad media, el número de ciclos, la velocidad de giro del cuerpo, el radio de giro y la temperatura de ensayo fueron parámetros fijos. Los mecanismos de desgaste se analizaron por medio de microscopia óptica y microscopia electrónica de barrido (SEM por sus siglas en ingles). Los resultados permitieron establecer una posible carga crítica necesaria para activar el efecto TRIP.
  • Evaluación mecánica y microestructural de un acero fundido de bajo carbono tratado isotérmicamente a baja temperatura
    El tratamiento de carbo-austemperado consiste en someter un acero de bajo carbono a un proceso de carburización y posterior austemperado, de tal forma que se obtiene una capa rica en carbono con el núcleo en la composición nominal del acero. El mejoramiento de la resistencia, la ductilidad y el coeficiente de endurecimiento por deformación del núcleo en aceros carbo-austemperados podría lograrse con una microestructura multifásica. La alta ductilidad está asociada a su matriz ferrítica y por otro lado, la capacidad de la austenita retenida para transformarse en martensita cuando se somete a una tensión/deformación externa, aumenta con el coeficiente de endurecimiento por deformación. La alta resistencia mecánica se deriva de la presencia de las fases de transformación austenítica dentro de la microestructura (bainita y martensita). Este estudio se centra en la obtención de una estructura multifásica en el núcleo de un acero carbo-austemperado (0.3C-1.9Si-0.5Mn-0.9Cr %wt.) y el estudio del efecto de la fracción volumétrica de la ferrita proeutectoide sobre los niveles de resistencia y ductilidad. El acero objeto de estudio fue obtenido mediante un proceso de fundición convencional en un horno de inducción y luego se somete a un ciclo de carburización, las muestras fueron austenizadas y luego transformadas isotérmicamente a 250 °C y 300 °C. Posteriormente, se evaluaron las características microestructurales, sus fases, y mecánicas mediante microscopía electrónica de barrido (MEB), difracción de rayos X (DRX) y ensayos de tracción, respectivamente. Los resultados mostraron que las condiciones específicas de la austenización en el rango intercrítico para el núcleo, el tiempo y la temperatura, determinarán la relación microestructura/propiedades a partir de los contenidos austenita/ferrita y de los contenidos de carbono alcanzados en la austenita de alta temperatura.
  • Estudio de la evolución microestructural del acero AISI A2 sometido a tratamientos isotérmicos de austemperado y Q&P
    El acero AISI A2 es ampliamente utilizado en aplicaciones de deformación en frío, donde debido al contenido de elementos aleantes, después de templado y revenido presenta una microestructura martensítica rica en carburos que le confieren una muy buena resistencia al desgaste. Poder conservar esta resistencia al desgaste y al mismo tiempo mejorar la tenacidad a la fractura, es el escenario ideal para estos materiales, principalmente en aplicaciones donde la deformación en frío se genera por impacto. Con la aplicación de tratamientos isotérmicos de baja temperatura como el Austemperado y el Quenching and Partitioning (Q&P) se busca la obtención de microestructuras más tenaces y de igual resistencia. Para evaluar la respuesta microestructural del acero AISI A2 a estos tratamientos isotérmicos, se determinó una temperatura de austenización de 950 ºC, para conservar tamaño de grano austenítico y de carburos primarios en un nivel adecuado. Posteriormente se realizaron tratamientos de austemperado a 300 ºC durante 1, 2 y 3 horas y de Q&P, en los cuales se realizó enfriamiento en baño de sales hasta 170 ºC y 150 ºC, con sostenimiento durante 5 minutos, para luego llevarlos a 300 ºC en baño de sales, durante 1, 2 y 3 horas. Se realizó la caracterización microestructural mediante microscopía óptica (MO), microscopía electrónica de barrido (MEB) y difracción de rayos X (DRX). Se hicieron mediciones de dureza. Los resultados fueron comparados con los obtenidos en tratamiento de temple y revenido convencional.
  • Valoración de las propiedades mecánicas de la aleación Cu-8Sn refinada con zirconio

    Institución: Universidad de Antioquia

    Revista: Revista Colombiana de Materiales

    Autores: Paniagua Villa, Marco Aurelio; Rojas Arango, Juan Marcelo

    Fecha de publicación en la Revista: 2020-05-17

    El refinamiento de grano realizado a través de inoculación de aleaciones de bronces fosforados “as-cast” ha sido estudiado durante varios años con el propósito de establecer una metodología efectiva que permita obtener aleaciones con estructura de granos refinados y sin la necesidad de aplicar tratamientos térmicos a las aleaciones producidas. En la presente investigación se estudió el efecto refinador del zirconio en el tamaño de grano y en las propiedades mecánicas (dureza y tracción) de la aleación (Cu8%pesoSn) “as cast”; para ello se fabricaron dos aleaciones Cu8Sn y Cu8Sn0,32Zr. Estas se produjeron por medio de fundición y vaciado en molde de arena aglomerada con resina fenólica; una vez producidas las aleaciones se fabricaron piezas de acuerdo con la norma ASTM B208-14. Las piezas obtenidas fueron cortadas y maquinadas para producir probetas de tensión, con el propósito de realizar ensayos de tensión y dureza, además de realizar análisis fractográfico. Los resultados arrojaron que la resistencia última a la tensión, el límite de cedencia, la dureza Brinell y el esfuerzo de rotura de la aleación Cu8Sn0,32Zr fue mayor que la de Cu8Sn. De igual manera se obtuvo una reducción de 85% en el tamaño medio de grano en la aleación Cu8Sn0,32Zr.
  • Funcionalización y caracterización de un material a base de zirconia para la adsorción de CO2

    Institución: Universidad de Antioquia

    Revista: Revista Colombiana de Materiales

    Autores: Pereira, María; Vasconcelos, Wander; Guimarães, Débora; Notório, Jéssica

    Fecha de publicación en la Revista: 2020-05-17

    El alcance de esta investigación fue estudiar la capacidad de captura de CO2 del dióxido de zirconio, modificando su superficie con alquilaminas. La funcionalización de la ZrO2 fue hecha con los reactivos: Monoetanolamina (MEA), Dietanolamina (DEA), Trietanolamina (TEA) y Polietilenimina (BPEI). Confirmando la presencia de estas aminas en la superficie de la zirconia por medio del ensayo FT-IR, al advertirse la presencia del grupo funcional C-N en las bandas generadas en los espectros para cada muestra. Se caracterizó el material en cuanto a su capacidad de adsorción de CO2 a través de termogravimetría, donde los resultados estimaron una eficiencia de adsorción en el siguiente orden: BPEI>MEA>DEA>TEA> SIN AMINA, comportamiento debido a la cantidad de N en la superficie de cada muestra capaz de formar una mayor cantidad de enlaces con los átomos de CO2 y también al impedimento estérico que se hace más fuerte con el aumento del tamaño de la molécula funcionalizante. Por último, se estudió la cinética, los datos experimentales fueron modelados utilizando el pseudo modelo de primer y segundo orden de las ecuaciones Langergren, lo que reveló que el modelo de cinética de pseudo segundo orden se ajustaba bien a los datos de cinética de adsorción de CO2 en la zirconia.
  • Evaluación del comportamiento mecánico de una junta adhesiva anaeróbica diseñada en el ensamble del chasis para un monotriciclo
    Se presenta la evaluación del desempeño a torsión de una junta adhesiva polimérica diseñada para el ensamble de una unión “Tipo T”, ubicada sobre el eje trasero del chasis de un monotriciclo. Se midió el desplazamiento torsional relativo del eje sobre la unión cuando el monotriciclo se movilizó en descenso, por una pista corta, con inclinación promedio de 14° y con cambios de velocidad lineal de 3 m/s, 5 m/s y 4,3 m/s, para diferentes tramos, sometiendo tanto el chasis como la unión adhesiva a variaciones de carga durante el recorrido. La recolección de datos de desplazamiento angular relativo, en tiempo real, se realizó utilizando un microcontrolador Arduino interconectado a un giroscopio MPU 5060 que se instaló en la zona de unión. La medición de la velocidad angular sobre el eje trasero se realizó mediante un Encoder KLH 512. Los valores máximos para el desplazamiento angular alcanzaron los 16° y 17° para las posiciones laterales izquierda y derecha, respectivamente, de la unión; sin embargo, no se evidenciaron desplazamientos relativos entre el eje y la unión en la dirección axial (tracción). En general, se concluyó que la unión adhesiva tuvo un buen desempeño para absorber altos niveles de energía por deformación a torsión y una alta resistencia a la falla mecánica acorde con las variaciones de manejo presentadas en la pista.
  • Fatiga por flexión/rotación en un acero fundido carbo-austemperado
    En el uso de microestructuras bainíticas para el fortalecimiento superficial de los aceros, se han registrado estudios desde el año 2002 [1–3]. Debido a las prometedoras propiedades obtenidas, combinación de alta resistencia última a la tensión (1,7-2,2 GPa), buena ductilidad (5-30%) y tenacidad excepcionalmente alta (45 MPam1/2) [4–7], se visualiza una amplia gama de aplicaciones, en operaciones que involucren la aplicación de cargas cíclicas, como por ejemplo en ejes, engranajes y rodamientos, entre otros. A partir de esto, el trabajo actual tiene como objetivo estudiar el comportamiento en fatiga de un acero fundido, de bajo contenido de carbono (0.3C-1.9Si-0.5Mn-0.9Cr %wt.), sometido a tratamiento térmico de carbo-austemperado. Las pruebas de fatiga se llevaron a cabo en condiciones de flexión/rotación en muestras carburizadas hasta 0,7%C en la superficie y tratadas isotérmicamente a 250 °C y 300 °C, después de lo cual, se examinaron las superficies de fractura y las características microestructurales mediante microscopía electrónica de barrido (MEB) y por difracción de rayos X (DRX). Los resultados mostraron que parámetros microestructurales, como la fracción volumétrica de la ferrita bainítica, el espesor de placa de ferrita bainitíca, el contenido de carbono de la austenita retenida y la cantidad de austenita en bloques son factores importantes que controlan la resistencia a la fatiga en este tipo de materiales.