FRC-Ingeniería Metalurgica-Tesis
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Item Reciclado de aleaciones Sn-Pb a partir de escorias provenientes del proceso de soldadura de placas de circuitos impresos(2023) Mayorga, Guillermo; Gorod, Federico; Cantero, Santiago; Roure, CésarEl proceso de unión más empleado para la manufactura a gran escala de placas de circuitos impresos, es aquella que emplea la soldadura por ola o cascada, utilizando aleaciones no ferrosas de bajo punto de fusión, basadas principalmente en los sistemas Sn-Pb, Sn-Ag y Sn-Cu. En nuestra región, las empresas dedicadas a la fabricación de plaquetas mediante soldadura por ola, emplean aleaciones de la familia Sn-Pb. El principal subproducto que se genera en dicho proceso de soldadura, son escorias compuestas por una combinación de óxidos y restos de la aleación Sn-Pb que quedan atrapadas entre ellos. Según las leyes vigentes, este residuo es considerado peligroso y requiere un tratamiento especial. En la actualidad, no existen plantas de tratamientos de estos residuos en Argentina, siendo su principal destino el enterramiento a cielo abierto. El interés en la recuperación de las aleaciones Sn-Pb a partir de las escorias del proceso de soldadura, toma relevancia tanto desde un punto de vista medioambiental y de salud como en lo económico, ya que permite revalorizar los residuos aprovechándolos nuevamente en el proceso productivo. Por lo tanto, este proyecto propone efectuar el estudio, desarrollo e implementación de un proceso de reciclado de escorias de Sn-Pb mediante un método pirometalúrgico, que permita obtener una aleación recuperada, dentro de los estándares comerciales para su reutilización en los procesos de soldadura por ola de placas de circuitos impresos.Item Predicción de la curva teórica de templabilidad para un acero SAE 5160(2022) Costa, Julio M.; Artico, NicolásEn el proceso de ingeniería de una pieza es necesario seleccionar adecuadamente materiales, procesos de mecanizado, conformación, tratamientos térmicos, etc. con el objetivo de conferirle a la pieza propiedades específicas para que pueda cumplir con el propósito para la cual fue diseñada. En el proceso de selección de aceros, una variable fundamental es la templabilidad que se puede definir como la propiedad que determina la profundidad y distribución de la dureza inducida por el temple. La templabilidad está íntimamente relacionada con la composición química del acero y se puede determinar por medio del ensayo Jominy, el cual conlleva un tiempo de realización importante y que muchas acerías intentan evitar. A lo largo de los años se han desarrollado varios métodos para poder obtener curvas de templabilidad a partir de la composición química como son los métodos de Grosman, Just o Kirkaldy. Pero todos estos métodos no pueden predecir con exactitud la curva o lo hacen para rangos muy acotados de composiciones. El presente trabajo pretende obtener una ecuación precisa que relacione la composición química con la curva Jominy a partir de datos experimentales de una serie de ensayos realizados en aceros SAE 5160 mediante un software de cálculo. Este método de predicción también aplica para la familia 5100 con bastante aproximación.Item Aumento de productividad de punzones de forja para cuerpo de acople(2022) Guevara, Federico Gabriel; Garutti, DanielEl avance de la humanidad a través de la historia se debió en gran parte a los adelantos tecnológicos. Desde una perspectiva metalúrgica, podemos decir que la manipulación de los metales fue uno de los desarrollos que aceleró este avance. Y, puntualizándonos en un proceso como es la forja, o conformado en caliente, podemos decir que estamos en contacto con una tecnología antigua, pero que, con el apoyo de otros procesos y técnicas de diseño y trabajo, a fecha actual, la convierten en un modo indispensable de producción a pequeña, mediana y gran escala. En el presente desarrollo nos centraremos en una de esas tecnologías que impulsaron a la forja a ser tan importante en nuestros días: la matricería. Aunque es muy amplia la ingeniería que hay detrás del diseño de una matriz, las habilidades y experiencias vividas en el cursado de la carrera y desarrollo laboral, me brindaron el conocimiento suficiente para darle un giro de tuerca a un proceso de construcción de matricería ya implementado. Haremos un recorrido por todas las etapas de construcción de un elemento específico de un conjunto de matricería, en este caso un punzón de cuerpo de acople de material AISI H13, buscando oportunidades de mejora con las que trabajar para una futura implementación con su correspondiente análisis y viabilidad de proyecto.Item Método para la reducción de costos en la fabricación de detalles de matricería en acero fundido D2(2022) Cativelli, Matías Nicolás; Aimaretto, Pedro Agustín; Gramajo, FedericoEn este trabajo se le dará tratamiento a la problemática constante de las empresas nacionales fabricantes de matrices para lograr la reducción de costos y tiempos, y de esa manera ganar competitividad frente a sus pares asiáticos quienes continúan aumentando su cuota de participación en el mercado argentino. Para ello, se llevará a cabo el análisis de las 7 perdidas de la manufactura según el Lean Manufacturing haciendo foco en el proceso de fabricación de los detalles fundidos en acero D2, que poseen el mayor costo por detalle del total que conforman una matriz de estampado en frio. Luego de identificar las perdidas principales del proceso, por medio del Ciclo Cap-do (Check, Analize, Plan, Do) se trabajará sobre cada una de ellas generando un plan de acción y se analizarán los resultados alcanzados.Item Optimización de los costos de procesos de cementado bajo atmosfera controladas(2021-03-05) D´Angelo, Nicolás; Figueroa, Pablo Gastón; Peveri, Ismael; González Acosta , José AndrésEn el presente trabajo, se realizó el seguimiento de los costos en un periodo de tiempo de 3 años en el proceso de tratamientos térmicos bajo atmosferas controladas, perteneciente a la empresa D´Antra S.A. Con este estudio se busca la optimización en los procesos de atmosferas controladas, realizado con el menor costo posible. Se toma para el estudio el tratamiento térmico de cementación 0.7 a 0.9mm de penetración y temple, por representar el 30% del total de los tiempos de horno. Los hornos de atmosfera controlada se utilizan para mantener el contenido de carbono del acero durante el tratamiento térmico, y prevenir la oxidación de la superficie o formación de calamina, también se pueden usar para cementar los aceros, con el agregado de carbono en la superficie durante un cierto tiempo, a una temperatura aproximadamente de 920°C. Los aceros que se utilizan para los procesos de cementado bajo atmosferas controladas, son aleados y sin aleación, con un bajo contenido de carbono, generalmente de 0,08 a 0,25 % C. En este estudio se utiliza un acero de calidad SAE 8620. Como resultado de este estudio, se llegó a una reducción del costo por kilogramo de cementado y temple de 35.7%, lo cual genero una masa ganada de $1350227.25 en el periodo de un año y 10 meses. Palabras claves:Item Desarrollo de implantes biomédicos base titanio asisitidos con impresión 3D(2019-12-20) Soria, Leo Gaston; Segura, Nicolas; Cantero, Santiago Marcelo; Roure, César AndrésLos problemas degenerativos, discontinuidades e inflamaciones articulares del hueso, afectan a millones de personas en el mundo. Los implantes son elementos necesarios para reparar o alterar los tejidos corporales naturales. Para ello, se deben desarrollar de tal manera que sean “amigables” con el cuerpo humano y que cumplan con ciertos requisitos, como ser biocompatible y poseer propiedades químicas y mecánicas similares a la del hueso. El titanio presenta propiedades mecánicas adecuadas, es cuasi-bioinerte, se osteointegra y posee una excelente resistencia a la corrosión en relación a los demás metales y aleaciones. Por el contrario, los metales poseen una excesiva rigidez frente al hueso, pudiendo generar el fenómeno conocido como apantallamiento de tensiones. La hidroxiapatita (HAP) es un material biocerámico con propiedades mecánicas deficientes, pero que posee una composición química similar a los huesos y puede promover el crecimiento de tejidos naturales. La combinación de HAP con un material biocompatible de buenas cualidades mecánicas, tal como una aleación de titanio (Ti), despierta un gran interés para la formación de un material compuesto, el cual pudiera englobar dichas propiedades. Si a ello le adicionamos la porosidad, se disminuiría el modulo elástico acercándose a la del hueso, favoreciendo además la osteointegración y evitando el apantallamiento de tensiones. Este trabajo investiga un proceso pulvimetalúrgico para la obtención de materiales compuestos porosos de titanio, mediante la obtención de muestras en “verde” con la técnica de “Gel-Casting” y posterior sinterización. Además, se estudiará la posibilidad de obtener materiales porosos compuestos de titanio (Ti) e hidroxiapatita (HAP), así como la implementación de la tecnología de impresión 3D en polímeros para asistir en la fabricación de moldes con las geometrías adecuadas tanto para la obtención de muestras estándares, así como prototipos de implantes a escala. Durante el desarrollo de la investigación se estudian parámetros de sinterización (tiempo, temperatura y atmósfera protectora). Se evaluarán diferentes proporciones de Ti-HAP-Poros. Se implementará el uso de la tecnología de impresión 3D en polímeros para diseñar y desarrollar moldes, modelos y prototipados de implantes biomédicos. Por último, se llevará a cabo la evaluación de las características microestructurales de los materiales obtenidos, empleando técnicas de microscopía óptica (OM), Microscopía Electrónica de Barrido con Espectroscopia de Dispersión de Energía de Rayos X (SEM-EDS), análisis mediante software, y análisis mecánicos de dureza y compresión.Item Predicción de dureza en cilindros de acero tratados térmicamente mediante análisis computacional(2021-07-30) Jimenez, Esteban Samuel; Vaccarello, Fernando Ezequiel; Cantero, Santiago MarceloUna práctica esencial en la labor de un Ingeniero Metalúrgico es la elección de un material metálico que sea capaz de responder a las solicitaciones mecánicas a la que va a ser sometido. Para esta elección el metalurgista debe recopilar información de distintos ensayos, obtener curvas teóricas de distintos comportamientos del material y tablas de datos para así conseguir con el menor costo posible, un material con los tratamientos adecuados para las solicitaciones requeridas. Con el objetivo de reducir esta tarea de recolección, se propuso obtener una herramienta computacional, sencilla, que proporcione información específica, de forma rápida, en la elección de un material y su correspondiente tratamiento térmico para conseguir en dicho material las durezas necesarias para las solicitaciones a la que va a ser expuesta. Por lo tanto, el presente trabajo desarrolla una metodología para la obtención de una herramienta computacional capaz de predecir la dureza de distintos redondos de aceros enfriados en un determinado medio de temple. El software utilizado para desarrollar dicha herramienta computacional es Matlab, el cual posee un lenguaje de alto nivel, diseñado para facilitar cálculos, visualización y programación en un entorno adecuado para utilizar. Proporciona una forma simple de tratar problemas y resolverlos debido a su notación numérica, que radica en el manejo de matrices eficientes, incluyendo su propio compilador, lo cual permite extender su uso permitiendo al usuario crear sus propios comandos, clases y funciones. Para evaluar la efectividad de la herramienta se analizan los datos en base al acero SAE 1045, el cual es un acero de aplicación universal que proporciona un nivel medio de resistencia mecánica y tenacidad a bajo costo con respecto a los aceros de baja aleación. Para este acero se tuvieron en cuenta distintos diámetros y medios de enfriamiento. Los diámetros elegidos son 1, 2, 3, 4 y 5 pulgadas; y los medios de enfriamientos son, agua y aceite. Estos diámetros y medios de enfriamientos fueron los elegidos debido a que se encontraron curvas con datos empíricos llamadas curvas U de Grossman las cuales fueron las más convenientes para su comparación. Pudimos apreciar que para un acero SAE 1045 templado en agua a 32 °C agitada a 0,25 m/s y templado en aceite convencional a 43 °C agitado a 0,51 m/s, se obtuvieron resultados dentro de un Cv menor a 25% para diámetros entre 1-3 pulgadas, los cuales son valores aceptables que permiten el uso del software con poco margen de error. Mientras que para mayores diámetros el Cv es mayor a 25% por lo que el sistema no logra dar buenos resultados.Item Desarrollo de estructuras de titanio con porosidad gradual y su estudio para aplicaciones como bioimplantes(2021-10-15) Acosta, Diego Esteban; García, Valentín Néstor; Cantero, Santiago Marcelo; Roure, César AndrésLas tecnologías biomédicas actuales buscan modificar superficialmente los materiales de los implantes para garantizar una sanación más temprana en aquellos pacientes que sufren enfermedades degenerativas e inflamatorias en el hueso y articulaciones. Los biomateriales ortopédicos están destinados a ser implantados en el cuerpo humano como componentes o dispositivos diseñados para realizar ciertas funciones biológicas mediante la sustitución o la reparación de hueso, cartílago, ligamentos y tendones. La elección del titanio (Ti) como material de implante con fijación biológica se debe a sus principales características biomédicas. La generación de porosidad permitiría superar problemas en la fabricación de piezas en implantología, conduciendo al beneficio de disminuir la excesiva rigidez del Ti para aproximarse al hueso (ETi = 110 GPa y el Ehueso = 4-30 GPa). Al mismo tiempo, la estructura ósea no es uniforme y el hueso cortical es más compacto que el hueso trabecular, de forma tal que conviene conseguir un material con gradiente de porosidad que permita compatibilizar la distribución de esfuerzos entre prótesis-hueso. Para este fin, se propone estudiar mediante la técnica de gel-casting con polvo de 𝑇���������𝑖���������𝐻���������2 y posterior sinterización aquellas condiciones que permitan obtener un material base Ti con estructura de porosidad controlada en forma gradual. Además, se abarcará una revisión y experimento preliminar de ensayos biológicos (in vitro e in vivo) para plantear la factibilidad de realizar un modelo experimental biológico y así definir las propiedades biológicas del titanio poroso obtenido por el proceso gel-casting.