Ingeniería de Soldadura
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Item Evaluación de la influencia de los gases de protección de soldadura en las propiedades del acero inoxidable UNS S32707(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-05-20) Bejarano Ulloa, José Alberto; Núñez Monrroy, Rolando Mario; Lean Sifuentes, Paul PedroLos aceros inoxidables dúplex están siendo utilizados en diversas aplicaciones tales como plantas de generación de energía, instalaciones para desalinización y construcciones marinas, debido a sus excelentes propiedades mecánicas y de resistencia a la corrosión; los aceros inoxidables híper dúplex, han sido desarrollados para aplicaciones extremas como en intercambiadores de calor donde las generaciones anteriores no alcanzan a cubrir los requerimientos solicitados, sin embargo, no han sido estudiados aún con detenimiento respecto a la variación de estas propiedades frente al ciclo térmico generado por la soldadura y la influencia de los gases de protección. El objetivo de la presente investigación es evaluar la influencia de las mezclas de gases Ar+2%N2, Ar+5%N2 y N2+10%H2, sobre las propiedades mecánicas y resistencia a la corrosión del acero inoxidable híper dúplex UNS S32707, a través de la ejecución de líneas de fusión longitudinales en tuberías de 25,4 mm. de diámetro. Según la metodología experimental, inicialmente se llevó a cabo la caracterización del material base a través de ensayos mecánicos, análisis químico y evaluación metalográfica; luego se procedió con la caracterización de la zona fundida, mediante inspección visual y registro fotográfico, propiedades mecánicas a tracción, ensayo metalográfico, ensayo de dureza, análisis de la fractura por microscopía electrónica de barrido y microanálisis químico por espectrometría de energía dispersiva de rayos X (EDS). Por otro lado, se llevó a cabo la predicción y cuantificación de las fases presentes en las zonas de fusión basada en modelos empíricos de predicción mediante los diagramas de Espy, Outokumpu (Schaeffler-De Long modificado), WRC-92, McCowan y Olson; y la medición a través de ferritometría, método estereológico (de acuerdo a ASTM E562-11) y difracción de rayos x (DRX). Finalmente, se evaluaron las uniones soldadas mediante ensayos de corrosión de acuerdo a la norma ASTM G48-11 (Método C), y se caracterizaron las muestras corroídas por macrografía y metalografía. Como resultado del presente trabajo se ha concluido que la mezcla Ar+2%N2, fue la que presentó mejor comportamiento en referencia a propiedades mecánicas (más cercanas a las del material base), balance de fases ferrita-austenita, composición química (mayor número PREN), y menor pérdida de peso en los ensayos de corrosión; los modelos empíricos propuestos por Espy y Outokumpu demostraron ser los más apropiados para ser utilizados con aceros inoxidables híper dúplex, debido a que muestran la mejor correlación comparados con los valores de ferrita medidos mediante ferritometría y el método estereológico.Item Diseño e implementación de un sensor híbrido de bajo costo para seguimiento de uniones en soldadura MIG(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-04-24) Sigüenza Astoquillca, Michel; Lean Sifuentes, Paul PedroEl presente trabajo muestra el desarrollo de un sistema de sensado híbrido de bajo costo para el seguimiento de uniones soldadas mediante el proceso GMAW, para la unión de planchas con junta a tope sin preparación de bordes y con junta tipo “V” de acero estructural ASTM A36. El desarrollo del sistema se dividió en cuatro fases como se indica a continuación: i) diseño mecánico, ii) diseño electrónico, iii) diseño de algoritmo de control para el seguimiento de juntas, e iv) integración del sistema con sus respectivas pruebas de laboratorio para verificar el funcionamiento correcto del sistema híbrido de sensado. El sistema contó con una interfaz de usuario gráfico (GUI) que ayudó al operador en la ejecución de la tarea de soldadura con el fin de obtener valores que se utilicen para el control de calidad del producto final soldado. El sistema de sensado híbrido permite ubicar y seguir la junta a soldar mediante un barrido de un diodo láser y la proyección del láser es capturada por una cámara digital. El sistema permite realizar inspección visual de la junta a través de una comparación de dimensión del cordón soldado. Además, controla la trayectoria y alineación de la antorcha de soldadura de un robot industrial por medio de un algoritmo de control que detecta la desalineación de la antorcha a través de la imagen capturada por la cámara. Finalmente, en la verificación del funcionamiento del sistema en tiempo real para el seguimiento de juntas e inspección de cordones de soldadura, se obtuvo como resultado un error mínimo de inspección en tiempo real de 0.18 mm en una junta a tope sin preparación, y junta en tipo “V”. En el sistema de seguimiento de juntas se obtuvo un error mínimo de 0.23 mm en la corrección cartesiana de desfase entre la antorcha de soldadura y el punto medio de la junta a soldar. Sobre los resultados se concluyó que los errores presentados en los resultados son mínimos, por lo que cumpliría con el requisito de corrección e inspección de soldadura en tiempo real, en acorde a los criterios de aceptación de inspección visual de la AWS D.1.Item Efecto de la variación de parámetros en la microestructura y propiedades mecánicas en la soldadura por fricción batido bajo alimentación continua de líquido refrigerante del aluminio aa5052-h32, y su comparación con el proceso de soldadura por fricción batido convencional(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-01-21) Rodriguez Yengle, Franco Orestes; Lean Sifuentes, Paul PedroLa soldadura por fricción batido es un proceso de soldadura en estado sólido ampliamente usado en la unión de una amplia gama de metales comúnmente difíciles de soldar por procesos convencionales, entre los que destaca el aluminio y sus aleaciones, por lo que se usa como una alternativa muy útil para obtener juntas sanas y con una resistencia superior al promedio por tales procesos convencionales. En los últimos años, han aparecido variaciones y mejoras del proceso de soldadura por fricción batido, entre los que destaca la soldadura por fricción batido bajo el agua o bajo alimentación continua de líquido refrigerante, procesos que mejoran aún más las características microestructurales y las propiedades mecánicas de las juntas de aluminio soldadas. En el presente trabajo se realizó la comparación, análisis de la microestructura y obtención de las propiedades mecánicas de juntas soldadas a tope de planchas de la aleación de aluminio AA5052-H32 de 3mm, mediante el proceso de fricción batido convencional y bajo alimentación continua de refrigerante. Se emplearon diversos parámetros de soldadura, como velocidad de rotación y avance, con el objetivo de obtener juntas sanas y sin defectos. Se evaluaron los cupones por inspección visual y examinación radiográfica y se seleccionaron los cupones con juntas sanas y sin defectos para realizar los ensayos. Se realizó microscopía óptica para comparar y analizar las regiones características de las zonas soldadas, así como ensayos de dureza y tracción a la sección de soldadura, para comparar y analizar ambos procesos realizados, así como con las propiedades del metal base. Se analizó también las superficies de fractura. Se obtuvieron juntas sanas y sin defectos a 1000 rpm y 100 mm/min empleando el proceso de soldadura por fricción batido convencional y a 1700 rpm y 80 mm/min en el proceso de soldadura bajo alimentación continua de líquido refrigerante. Se observó que el efecto de ésta última es reducir el crecimiento del tamaño de grano, lo cual resulta en una mejora de las propiedades mecánicas de la junta soldada comparada con el proceso de soldadura realizado por fricción batido convencional, obteniendo valores de resistencia a la tracción de 208.5 MPa en el caso de la soldadura por fricción batido convencional y de 217.3 MPa en la soldada bajo alimentación continua de líquido refrigerante, comparados con los 238.6 MPa en el metal base, lo que se refleja en una eficiencia del 87.4% y 91.1% respectivamente. Las probetas rompieron en el lado de retroceso (LR). Asimismo, se obtuvieron valores ligeramente mayores de dureza en la zona batida del cupón soldado bajo fricción batido con alimentación continua de líquido refrigerante y se confirmó que en la zona de menor dureza es en donde ocurre la fractura. Las superficies de fractura fueron examinadas y presentaron zonas características de fractura dúctil.