Grupo de Emisión Acústica
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Item Caracterización magnética de la deformación plástica en acero AISI 439(Centro Atómico Bariloche CNEA, 2022) Neyra Astudillo, Miriam Rocío; Peláez, Pablo; Bonelli, Toro; López Pumarega, María Isabel; Gómez, MartinEl acero inoxidable es un material que combina excelente resistencia a la corrosión con propiedades mecánicas muy adecuadas para aplicarlo en la construcción. Aunque han sido poco utilizados en esta área dado el comportamiento no lineal de la tensión desde bajos niveles de deformación, en la actualidad se empiezan a tener en cuenta. Por ese motivo, es importante su caracterización mecánica, siendo el Ruido Magnético Barkhausen (RMB) una técnica que puede ser útil para eso. El RMB es un método de END basado en el magnetismo. Es muy sensible al cambio o la modificación de los materiales ferromagnéticos, su microestructura, impurezas y otros defectos. El objetivo de este trabajo es correlacionar la variación del RMB con el comportamiento tensodeformacional de un acero AISI 439. Las probetas normalizadas fueron construidas y ensayadas en una máquina de ensayo de tracción uniaxial a temperatura ambiente con una velocidad constante de 1 mm/min. En primer lugar, se ensayó una probeta hasta la rotura para obtener las propiedades mecánicas. En este trabajo se presenta el análisis del RMB para diferentes deformaciones: a) 0 %, b) 1 %, c) 8 %, d) 16 %, e) 24 % y f) 32 %. Para producir el RMB, las probetas fueron estimuladas a través de un campo magnético generado por un solenoide. Se excitó por una onda sinusoidal de 10 Hz y 2 V. La bobina sensora de RMB se conectó a un amplificador y se ubicó en la zona central sobre la probeta. La probeta se colocó con su dirección axial paralela al campo magnético. Después de cada etapa de deformación plástica, se midieron el RMB en cada una de las probetas deformadas. Luego, todas las muestras fueron analizadas metalográficamente. En las probetas deformadas, se observó un alargamiento de los granos en la dirección de tracción y se comprobó que hay un aumento de la microdureza al crecer la deformación. En el análisis temporal de RMB se pudo observar que, a medida que aumenta la deformación, se incrementa la amplitud de las señales y hay también un ligero corrimiento de las mismas hacia tiempos mayores. A mayor deformación aumenta la cantidad de sitios de anclajes que se oponen al movimiento de las paredes de los dominios magnéticos y será necesaria una mayor energía para moverlas. En el análisis espectral se observa que en la probeta sin deformación, el mayor contenido energético en el dominio de la frecuencia comienza a manifestarse aproximadamente a partir de los 10 ms hasta los 35 ms. El mayor nivel de energía se da en el intervalo entre 20 ms y 30 ms y se extiende desde los 10 kHz hasta los 100 kHz aproximadamente. También se observan niveles de menor valor de energía hasta los 250 kHz en el mismo intervalo de tiempo. Este comportamiento cambia con la primera deformación de la probeta. Para el 1 % de deformación, el comienzo del RMB se produce antes de los 10 ms y la influencia de este se extiende más allá de los 35 ms con un aumento considerable entre los 15 ms y 20 ms. A medida que se aumenta la deformación, el comportamiento energético cambia. El inicio de la señal del RMB comienza cada vez más tarde, al contrario de lo que pasaba entre la condición sin deformación y deformado al 1 %. Para el 8 % el contenido energético comienza a partir de los 15 ms, para 16 % lo hace a partir de los 17 ms, 20 ms para la deformación al 24 % y un valor similar para la deformación al 32 %. Esto provoca que la energía se concentre cada vez más entre el intervalo de 20 ms a 30 ms. Se podría decir que a medida que la probeta comienza a deformarse más allá del 1 %, el efecto que se produce es que el RMB comienza a manifestarse en el intervalo de tiempo más acotado. El contenido de mayor energía comienza más tarde y se extingue antes en el tiempo. Los resultados obtenidos son satisfactorios para el estudio de la aplicabilidad de la técnica del RMB para la evaluación de la deformación plástica en este acero inoxidable.Item Desarrollo de un sistema para obtener ciclos de histéresis en materiales ferromagnéticos(UTN FRD, 2023) Santillan, Jorge; Neyra Astudillo, Miriam Rocío; Nuñez, Nicolas; Sánchez, Hernan; Gómez, MartinLos materiales ferromagnéticos son importantes para el área de la ingeniería eléctrica. Existen de dos tipos, los magnéticamente blandos y los duros. Los materiales magnéticos duros son utilizados, por ejemplo, en altavoces, receptores telefónicos, motores síncronos sin escobillas y motores de arranque para automóviles. Los magnéticamente blandos son muy utilizados en los núcleos de máquinas eléctricas (transformadores, motores, generadores, relés, etc.) porque permiten concentrar y canalizar el flujo magnético generado por las bobinas que contienen dichas máquinas. Estos materiales tienen características propias y comparten el mismo problema en el análisis o diseño, la consideración más o menos realista de la magnetización de los materiales ferromagnéticos. La magnetización que presentan los materiales ferromagnéticos, exhibe un comportamiento complejo que no solo depende del valor actual del campo magnético, sino también del historial de la intensidad del campo al cual fue sometido previamente. Este proceso de se conoce como “histéresis magnética”. En este trabajo se realiza una descripción detallada del diseño, desarrollo, construcción y utilización de un equipo para la medición de ciclo de histéresis. Este equipo se ha realizado con un objetivo extra, que es el de cumplir algunos requisitos específicos como su bajo costo, la posibilidad de adquirir sus componentes en el mercado local y su facilidad de construcción y reparación. Finalmente, en este trabajo se plantean varios ejemplos de la aplicación de esta técnica en diversos materiales utilizando el equipo desarrollado.Item Ruido Magnético Barkhausen para el análisis de deformación plástica en AISI 439(Facultad Regional San Francisco -UTN, 2023-11-30) Neyra Astudillo, Miriam Rocio; Peláez, Pablo; López Pumarega, María Isabel; Gómez, MartinEn este trabajo se estudia el comportamiento plástico del AISI 439a partir de la técnica de ensayos no destructivos de Ruido Magnético Barkhausen (RMB). Los objetivos son analizarla respuesta del RMB para diferentes porcentajes de deformación plástica y buscar una correlación entre ambas variaciones. Las probetas normalizadas fueron ensayadas en una máquina de tracción uniaxial a temperatura ambiente y a velocidad constante. Después de cada etapa de deformación, se midió el RMB. Luego, se realizaron análisis temporal y espectral de las señales de RMB. También se calculó el valor RMS (valor cuadrático medio) del RMB. Se observó un aumento en la amplitud de la RMB al aumentar la deformación hasta un valor determinado, después del cual disminuye. Los resultados obtenidos son prometedores para la aplicabilidad de este método magnético para la cuantificación de la deformación plástica.Item Estudio de la anisotropía magnética de aceros al Si con RMB(Facultad Regional San Francisco - UTN, 2023-11-30) Neyra Astudillo, Miriam Rocío; Castillo Menegotto, Francisco; Sánchez, Hernan; Mouriño, David; Gómez, MartinCuando un material ferromagnético es sometido a campos magnéticos lentamente variables, se generan cambios en su magnetización, produciéndose “saltos” discretos. Estos saltos se generan por el movimiento de las paredes de los dominios magnéticos. Una pequeña bobina sobre la superficie de la muestra detecta el Ruido Magnético Barkhausen. El movimiento de estas paredes es regulado por la microestructura del material (precipitados, tamaño de grano, tensiones residuales, etc.). De esta manera indirecta se puede caracterizar al material. En este trabajo se estudia placas de acero al Si de diferente orientación: Grano Orientado y Grano No Orientado. Las mediciones de Ruido Magnético Barkhausen se realizaron en cada placa, caracterizando su anisotropía magnética. Para complementar, se estudió el ciclo de histéresis década material. Los resultados muestran una clara influencia dela orientación del grano.Item Análisis magneto acústico de la deformación plástica en aceros inoxidables.(2023-11-30) Neyra Astudillo, Miriam Rocío; Pelaez, Pablo; López Pumarega, María Isabel; Gómez, MartinCuando un material ferromagnético es sometido a campos magnéticos lentamente variables, se generan cambios en su magnetización, produciéndose "saltos" discretos. Estos saltos son generados por el movimiento de las paredes de los dominios (MPD) magnéticos. El MPD también produce señales acústicas de baja intensidad y alta frecuencia conocidas como Emisión Magneto Acústica (EMA). Estas señales se detectan utilizando un sensor piezoeléctrico colocado sobre la muestra en estudio. El MPD está influenciado por la microestructura del metal (bordes de grano, precipitados, tensiones residuales, etc.). En este trabajo se estudia el comportamiento plástico de los aceros inoxidables AISI 430 y 439 mediante EMA, utilizando dos tipos de sensores piezoeléctricos: uno resonante y otro de banda ancha. El objetivo de este análisis es correlacionar la respuesta de la EMA a diferentes porcentajes de deformación plástica. Las probetas normalizadas fueron construidas y ensayadas en una máquina de tracción uniaxial. Después de cada etapa de deformación, se midió la EMA y se caracterizó la microestructura mediante metalografía. Se realizaron análisis de las señales medidas durante la deformación en los dominios temporal y de frecuencias. Los resultados obtenidos con el sensor de banda ancha fueron más precisos en comparación con el sensor resonante. Se observó que a medida que aumentaba la deformación se producía una disminución en la amplitud máxima de las señales de EMA. El análisis de la frecuencia mediante el espectrograma de la señal de EMA registrada con el sensor de banda ancha mostró una tendencia similar al análisis temporal de las señales.Item Tratado de Ultrasonido, Emisión Acústica y Ruido Barkhausen(Angel César Veca, 2019) Veca, Angel; Ruzzante, José Evaristo; López Pumarega, María; Accolti, ErnestoTratado de Ultrasonido, Emisión Acústica y Ruido BarkhausenItem Evaluation of plastic deformation in steels with magnetic and acoustic techniques(2020-02-06) Neyra Astudillo, Miriam Rocio; Nuñez, Nicolás; López Pumarega, Isabel; Ruzzante, José; Gomez, MartínBarkhausen Magnetic Noise (MBN) and Magnetic Acoustic Emission (MAE) are phenomena that occur in ferromagnetic materials which undergo changes in their magnetization. These phenomena are very sensitive to changes on microstructure and residual stresses. The MBN and MAE can be applied as monitoring techniques to detect plastic deformation in materials subjected to thermomechanical processes, such as machining and manufacturing processes. In this work, the plastic deformation in samples subjected to uniaxial tensile tests is investigated through MBN and MAE. Twelve stainless steel test pieces of two different materials (AISI 430 and AISI 441A), were tested. As a first step, in order to obtain their mechanical properties, two test pieces of each material cut in different directions with respect to the rolling direction, were tested up to rupture. The others were deformed in four stages on plastic deformation. After each stage, MBN and MAE measurements were made, in order to obtain a correlation with the strain and the magnetic situation of the materials. We present here the microstructural analyses, the study of MBN and MAE signals, correlating them with the state of deformation of the specimens.Item Redes Neuronales aplicadas al monitoreo de procesos de perforación en probetas de material geológico(2019) Ferrari, Guido; Gómez, Martín; Basgall, AngelUna Red Neuronal Artificial (RNA) es un modelo matemático computacional que intenta imitar, limitadamente, la estructura y funcionamiento de neuronas biológicas las cuales, a grandes rasgos, toman señales eléctricas de entrada y producen una señal de salida llamada respuesta. Mediante la combinación de una cantidad grande de neuronas artificiales, estas pueden tener la capacidad de “aprender” patrones específicos en el análisis de señales e inferir resultados. Estas redes pueden ser utilizadas en una amplia gama de aplicaciones como clasificación de objetos o señales, aproximación de funciones, conducción autónoma, reconocimiento de voz, análisis y tratamiento de imágenes o textos, etc. Las RNA tipo mapa auto-organizado (SOM Self Organized Map) o también llamadas Redes Kohonen realizan una suma ponderada de los datos multidimensionales de entrada, los cuales son afectados individualmente por un valor numérico denominado peso. Luego mediante una competencia entre neuronas se selecciona una ganadora y se procede a realizar un ajuste de vecindad para que la señal de salida sea más parecida a la señal de entrada. Esto genera un mapa en dos dimensiones donde la información se muestra organizada en zonas que tienen características similares. Los pesos de cada neurona se modifican continuamente y de diferente manera durante varias “épocas” (época se Una Red Neuronal Artificial (RNA) es un modelo matemático computacional que intenta imitar, limitadamente, la estructura y funcionamiento de neuronas biológicas las cuales, a grandes rasgos, toman señales eléctricas de entrada y producen una señal de salida llamada respuesta. Mediante la combinación de una cantidad grande de neuronas artificiales, estas pueden tener la capacidad de “aprender” patrones específicos en el análisis de señales e inferir resultados. Estas redes pueden ser utilizadas en una amplia gama de aplicaciones como clasificación de objetos o señales, aproximación de funciones, conducción autónoma, reconocimiento de voz, análisis y tratamiento de imágenes o textos, etc. Las RNA tipo mapa auto-organizado (SOM Self Organized Map) o también llamadas Redes Kohonen realizan una suma ponderada de los datos multidimensionales de entrada, los cuales son afectados individualmente por un valor numérico denominado peso. Luego mediante una competencia entre neuronas se selecciona una ganadora y se procede a realizar un ajuste de vecindad para que la señal de salida sea más parecida a la señal de entrada. Esto genera un mapa en dos dimensiones donde la información se muestra organizada en zonas que tienen características similares. Los pesos de cada neurona se modifican continuamente y de diferente manera durante varias “épocas” (época se denomina a cada paso de ajuste de los pesos) hasta minimizar el error de la respuesta. Este proceso se denomina entrenamiento, donde específicamente para esta red, es un aprendizaje de tipo no supervisado. En este trabajo se utilizan RNA tipo SOM para el estudio de señales emisión acústica (EA) provenientes de un proceso perforación de materiales geológicos dispuestos en capas y asociados mediante un cementicio, con los cuales se construyeron probetas de tamaño de laboratorio (320x320x400 mm). El taladrado se realizó con brocas de 65 mm de diámetro, con insertos monofilo de carburo de tungsteno, haciendo cuatro agujeros por cada probeta multicapa, y se midió la EA durante cada perforación. Luego de un proceso de entrenamiento detallado y una selección rigurosa de la información, esta RNA mostró la capacidad de reconocer las diferentes capas de cada probeta a partir del procesamiento de las señales de EA obtenidas durante el proceso de perforación.Item Ruido Magnético Barkhausen y Emisión Magneto Acústica en probetas de aleación Fe-1 wt % Cu(2009-11) Gomez, Martín; López Pumarega, Isabel; Torres, Darío; Nuñez, Nicolás; Armeite, María; Ruzzante, JoséTanto el Ruido Barkhausen (RB) como la Emisión Magneto Acústica (EMA), en materiales ferromagnéticos, dependen de las características microestructurales de los mismos y forman parte de las técnicas de caracterización no destructivas. El aumento de la vida útil de los reactores nucleares en servicio es de interés mundial, siendo la integridad de los recipientes de presión un aspecto fundamental a resolver. Estos recipientes de presión están construidos en aceros ferríticos de baja aleación con presencia crítica de impurezas tales como el Cu. Por otro lado, son bien conocidos los efectos perjudiciales de la presencia de Cu en aleaciones base Fe debido a que su segregación en borde de grano fragiliza su microestructura. En este trabajo se utilizaron probetas de Fe-1wt % Cu realizadas en Japón y que son parte de un “Segundo Ensayo Inter-Laboratorios”. Para simular la degradación y el proceso de envejecimiento producido en aceros de recipientes de presión de reactores nucleares, sin necesidad de irradiación, se realizaron sobre las probetas distintos tratamientos tanto térmicos como mecánicos. Cabe destacar que las muestras fueron tratadas en el país de origen. En este trabajo se presentan los primeros resultados de las mediciones de RB, EMA, rugosidad y conductividad. Se comparan el RMS (Root Mean Square) de las diversas señales y se las asocia con los cambios microestructurales que surgen de los distintos tratamientos termomecánicos.Item Comportamiento magnético del acero AISI 304 en ensayos de tracción uniaxial(2018-07-19) Neyra Astudillo, Miriam Rocio; Scagnetti, Hugo Juan; Nuñez, Nicolás; Ferrari, Guido; López Pumarega, Isabel; Gomez, Martín; Ruzzante, José; Padovese Rodrigues, LinilsonDurante el proceso de magnetización de un material ferromagnético, las paredes de los dominios magnéticos son forzadas a moverse bajo la influencia del campo magnético. Para que las paredes se puedan mover deben superar la resistencia producida por los puntos de anclaje (borde de grano, dislocaciones, inclusiones, etc.), ocasionando saltos discretos en la magnetización. Estos saltos se pueden detectar con una bobina sensora colocada sobre la superficie de la muestra, que los transforma en pulsos de voltaje. Estos últimos son conocidos como Ruido Magnético Barkhausen (RMB). En este trabajo se continúa el estudio de ensayos de tracción uniaxial, hasta rotura, en probetas de acero AISI 304 (no magnético), en las cuales, como consecuencia de la deformación, aparece una fase ferromagnética que sí produce RMB. Las mediciones se realizaron a diferentes cargas con el fin de observar cómo cambiaban las características del RMB. A partir de las señales obtenidas en las mediciones, se diseñó un filtro digital con el propósito de eliminar todo tipo de señal espuria e individualizar el RMB. Para tal propósito se utilizó un filtro digital Butterworth con banda pasante (2- 200) kHz. La selección del tipo de filtro se debe a que éste presenta una respuesta prácticamente constante hasta la frecuencia de corte, obteniéndose una respuesta plana a lo largo de la banda pasante. Para cada valor de carga se analizaron por separado las señales de RMB respecto de las etapas de aumento y disminución del campo magnético de excitación. Con el objetivo de caracterizar cada etapa, se estimaron diversos parámetros estadísticos que fueron evaluados en función de la deformación aplicada. Por último se calculó la evolución temporal de las señales y su función cuadrática media (RMS) para cada etapa de la magnetización, realizándose la correlación cruzada con el propósito de evaluar el grado de semejanza existente entre cada parte de la señal.