Facultad Regional Concep. del Uruguay
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Item Estudio de la resistencia al desgaste y a la corrosión de distintos recubrimientos DLC depositados sobre acero AISI 4140.(edUTecNe, 2024-10-08) Romero, Lucas Emanuel; Maskavizan, Ana Justina; Delfín, Francisco AndrésUnodelosacerosdemediaaleaciónmásutilizadosenlafabricacióndeelementosdemáquinases el AISI 4140 que, si bien posee excelentes propiedades mecánicas, es relativamente blando y no esresistente a la corrosión. Para mejorar sus propiedades superficiales,se suelen usar diferentes métodos como los tratamientos superficiales y los recubrimientos, entre los cuales está la deposición de carbono amorfo o Diamond-like Carbon (DLC). Dependiendo de la aplicación en particular, puede optarse por utilizar un tratamiento de modificación superficial previo o incluso agregar dopantes al mismo recubrimiento durante el proceso de deposición para optimizar su desempeño. En este trabajo, se estudió el comportamiento a la corrosión y la abrasión de un recubrimiento DLC hidrogenado y un DLC hidrogenado dopado con Silicio. Estos recubrimientos fueron depositados utilizando un equipo PA-CVD sobre un sustrato de acero AISI4140 con y sin tratamiento previo de nitruración iónica. Su resistencia al desgaste abrasivo fue ensayada bajo norma ASTMG65(rueda de goma y arena seca) con cargas de 65N y 130N y un recorrido total 1400 metros. En cuanto al comportamiento frente a la corrosión, se realizaron ensayos electroquímicos de polarización anódica, utilizando un potenciostato, una celda electroquímica con solución de NaCl al 3,5%, un electrodo auxiliar de platino y un electrodo de referencia de calomel saturado. Como resultados de los ensayos realizados se pudo observar que las muestras con el recubrimiento DLC+Si tuvo mejor desempeño que el DLC en los ensayos de abrasión, mientras que la nitruración previa mejoró la resistencia a la abrasión de ambos recubrimientos. Del mismo modo, en cuanto a los ensayos de corrosión, se obtuvo una mejor respuesta de las probetas nitruradas y recubiertas con DLC+Si.Item Comportamiento al desgaste y corrosión del acero inoxidable martensítico AISI 420 nitrurado y nitrocarburado por plasma en procesos de corta duración(2024-12-18) Munar, Lautaro; Puente, Gustavo; De Carli, Aníbal Carlos; Dalibón Bähler, Eugenia Lauradebido a su versatilidad, ya que puede ser fabricado de distintas formas y con variadas composiciones químicas, lo que le otorga diversas propiedades mecánicas y aplicaciones. Dentro de este grupo, los aceros inoxidables martensíticos se emplean cuando se requieren buenas propiedades mecánicas, aunque su resistencia a la corrosión es inferior a la de los aceros inoxidables austeníticos y ferríticos. Esto se debe a la formación de carburos de cromo durante el temple y revenido, los cuales disminuyen el cromo libre necesario para formar una capa pasivante protectora. Para mejorar las propiedades mecánicas sin comprometer su resistencia a la corrosión, la Ingeniería de Superficies se dedica a investigar y desarrollar tratamientos superficiales. Este proyecto de investigación se enfoca en el estudio de los procesos de nitruración y nitrocarburación asistidos por plasma aplicados a un acero inoxidable martensítico DIN 1.4021, utilizando tres temperaturas diferentes de proceso 400, 420 y 440 oC durante 2 horas, con el objetivo de mejorar sus propiedades mecánicas y resistencia a la corrosión. Se observaron las capas tratadas con microscopia óptica y se determinó su espesor. Se utilizó la difracción de rayos X (DRX) para analizar las fases formadas en la superficie del acero posteriormente a los tratamientos. Se realizaron mediciones de dureza en superficie y en profundidad. En cuanto al comportamiento tribológico, se llevaron a cabo ensayos de desgaste tipo Pin-on-Disk según la norma ASTM G99, de abrasión por un cuerpo utilizando el Scratch Test según norma ASTM G171-03 y de abrasión con rueda de goma-arena según norma ASTM G65-94. Además, se realizaron ensayos de corrosión tales como la prueba de pasivación con gota de sulfato de cobre, ensayo de niebla salina y ensayos potenciodinámicos para evaluar la resistencia a la corrosión en ambientes corrosivos. La dureza superficial aumentó 2,5 veces con respecto a la muestra patrón y la profundidad de penetración fue de 20 μm en las muestras tratadas a 420 y 440 °C. La muestra nitrurada a 440°C tuvo un espesor de capa de 15,4 ± 0,5 μm. En los ensayos de desgaste, en general todas las muestras mostraron mejoría con respecto a la muestra patrón, se destacan las dos muestras tratadas a 440 °C, nitruradas y nitrocarburadas, pues lograron menores pérdidas de volumen y masa durante los ensayos. En cuanto a los ensayos de corrosión, en el ensayo de niebla salina desarrollaron una combinación de corrosión general y por picado, siendo la muestra nitrurada a 440 °C la que menos área corroída tuvo. Mientras que en el ensayo de potenciodinámico se destacó la muestra nitrocarburada a 440 oC al mostrar una zona cuasi-pasiva, mayor potencial de corrosión y menor cantidad de pits de corrosión. Los resultados obtenidos muestran una mejora significativa en la dureza y resistencia al desgaste de las muestras tratados mediante nitruración y nitrocarburación y una moderada mejora en el comportamiento a la corrosión comparado con el acero sin tratar. Estos resultados demuestran que estos tratamientos de corta duración aplicados al acero inoxidable martensítico DIN 1.4021 son efectivos para mejorar sus propiedades superficiales.Item Nitruración iónica de acero inoxidable martensítico en procesos cortos : estudio de la resistencia al desgaste y a la corrosión(2023-11-10) Brühl, Sonia Patricia; Carmona, Aníbal Emilio; Dalibón Bähler, Eugenia Laura; Charadía, Raúl; Dalke, AnkeEn este trabajo se presentan resultados de un trabajo conjunto donde se nitruraron algunas muestras en un equipo semi industrial en la TU Freiberg en Alemania, y otras en un equipo experimental del Grupo GIS, en UTN, Argentina.Item Nitruración y oxidación de AISI 4140 como protección contra el desgaste y la corrosión(2022-05-02) Dalibón Bähler, Eugenia Laura; Vergniaud, Pablo Martín; Charadía, Raúl; Karges, Esteban; Cabo, Amado; Brühl, Sonia PatriciaEn este trabajo se estudió el comportamiento al desgaste y a la corrosión de un acero AISI 4140 nitrurado por plasma y postoxidado en dos condiciones diferentes,procesos llevado a cabo en un reactor industrial de la empresa IONAR S.A. Las mustras fueron nitruradas por plasma y oxidadas a dos temperaturas diferentes 500ºC y 400ºC durante una hora y utilizando vapor de agua a baja presión. Se analizó la microestructura por difracción de rayos X, se observó la zona tratada con OM y SEM. Se realizaron ensayos de pin on disk con 3 N de carga, 500 m y bolilla de alúmina como contraparte. Se realizaron ensayos de niebla salina y electroquímicos en una solución de NaCI para evaluar el comportamiento a la corrosión.Item Influencia de la rugosidad superficial en el tratamiento de nitruración y post oxidación del acero AISI 4140(2021-10-05) Dalibón Bähler, Eugenia Laura; Vergniaud, Pablo Martín; Calderón, Emanuel; Brühl, Sonia Patricia; Cabo, Amado; Karges, EstebanLos aceros de media aleación son muy utilizados para fabricar elementos de máquinas dadas sus buenas prestaciones mecánicas, aunque suelen presentar un coeficiente de fricción elevado, aun con tratamiento térmico. Para mejorar sus propiedades tribológicas se los puede someter a tratamientos asistidos por plasma como la nitruración iónica y luego una post oxidación para aumentar aún más su dureza y también su resistencia a la corrosión. Este tratamiento es un candidato para reemplazar al cromado electrolítico. El presente trabajo busca encontrar la mejor condición de terminación superficial del acero AISI 4140 para un proceso de nitruración iónica y post oxidación. Para ello se evaluaron las muestras antes y después del tratamiento con diferentes terminaciones superficiales. Se determinó la rugosidad y se analizó la microestructura de la capa modificada con MO y SEM, y DRX. Se realizaron ensayos de desgaste tipo pin on disk y ensayos de polarización anódica para evaluar su resistencia a la corrosión. Se concluyó que es conveniente tener al menos una rugosidad correspondiente a lija #600 para un buen comportamiento al desgaste. El espesor de la capa de óxido fue de 0,6 μm y de la capa nitrurada de 7,5 μm aproximadamente. Según los parámetros de proceso, con la oxidación se puede producir una modificación en las propiedades de la capa nitrurada que afectan la resistencia al desgaste. Finalmente, aunque la película de óxido no fue uniforme, el comportamiento a la corrosión de la muestra tratada mejoró con respecto a la sólo nitrurada y al material sin tratar.Item Estudio de la resistencia al desgaste del acero AISI 1045 nitrurado y nitrocarburado por plasma(2014-10-21) Regis, Matías Sebastián; Schierloh, Gonzalo José; Brühl, Sonia PatriciaLos aceros al carbono son muy utilizados en la fabricación de componentes de maquinarias donde se requiere mediana resistencia mecánica y tenacidad a bajo costo ya que son endurecibles mediante un tratamiento térmico de temple y revenido, sin perder maquinabilidad. Para mejorar más aún sus propiedades mecánicas y aumentar su resistencia al desgaste, se los puede someter a diferentes tratamientos de endurecimiento superficial como son la nitruración y la nitrocarburación iónica. Ambas son técnicas de difusión asistidas por plasma, aplicadas con éxito para endurecer aceros mediante la difusión de nitrógeno, o bien carbono y nitrógeno dentro del material. En este trabajo se presentan los resultados del AISI 1045 nitrurado y nitrocarburado por plasma. Se midió dureza superficial y en el núcleo, se analizó la microestructura por microscopia óptica y por difracción de Rayos X, y se realizaron ensayos de desgaste en una máquina pin-on-disk con y sin lubricación. En las probetas nitrocarburadas se obtuvo una dureza algo mayor que en las nitruradas, y una profundidad de penetración también superior. Además el espesor de la capa nitrocarburada fue 4 veces mayor que la capa nitrurada. Sin embargo, la resistencia al desgaste en el ensayo sin lubricación, utilizando una carga de 1N resultó mejor en la muestra nitrurada. Al trabajar con una carga de 2 N, aunque la diferencia de volúmenes desgastados es menor, sigue presentando un mejor comportamiento la muestra nitrurada. En los ensayos lubricados, la muestra nitrurada presentó una leve mejora (aproximadamente 3%, teniendo en cuenta los errores de medición) en el comportamiento tribológico con respecto a la nitrocarburada.Item Estudio de la erosión y la corrosión en AISI 420 recubierto con DLC soft, con y sin nitruración previa(2017-08-17) Dalibón Bähler, Eugenia Laura; Moreira, Ramiro Damián; Silva, Kevin DanielLos aceros inoxidables martensíticos tienen múltiples aplicaciones donde se requiere buena resistencia al desgaste y a la corrosión. Para mejorar sus propiedades superficiales se pueden utilizar recubrimientos tipo DLC (Diamond Like Carbón). Estos presentan problemas de adhesión cuando son depositados sobre sustratos metálicos; por esta razón, un tratamiento previo de nitruración podría resultar conveniente. En este trabajo se analizo el comportamiento a la erosión y corrosión de muestras de AISI 420 recubiertas con DLC Soft por PACVD (Plasma Assisted ChemicalVapour Deposition) templadas y revenidas (muestras recubiertas) y nitruradas (muestras dúplex). También se determino como afecta un tratamiento de nitrurado previo en los resultados. La micro estructura de la capa nitrurada y de los recubrimientos se analizo mediante microscopia óptica y SEM. Los recubrimientos se caracterizaron por Espectroscopia Raman y EDS. Se midio dureza superficial de las muestras. La adhesión fue evaluada con Scratch Test e Indentacion Rockwell C. Se realizaron ensayos de corrosión potenciostáticos y de erosión. Los resultados de este ultimo se compararon con los obtenidos para muestras templadas y revenidas, y nitruradas. El espesor del recubrimiento fue de 25 um y la capa nitrurada de 17 um. La dureza del recubrimiento fue de 828 HV y la capa nitrurada de 1040 HV. En los ensayos de Scratch Test y de indentación, la nitruración previa mejoro la adhesión. Se observo una mejora en el comportamiento a la corrosión en las muestras dúplex. Esto esta vinculado a la cantidad y tipo de defectos que presentan los recubrimientos. En cuanto a los ensayos de erosión, las muestras solo recubiertas y dúplex presentaron unos comportamientos similares al de las muestras solas nitruradas debido a que parte del recubrimiento se desprendió durante el ensayo.Item Evaluación de la resistencia al desgaste en pistones de fractura hidraúlica recubiertos con PVD(2017-08-17) Ronconi, Valentín Darío; Lonardi, Tomás; Uccellini Bermúdez, Massimo Nicola; Brühl, Sonia PatriciaEn la industria petrolera, las bombas de fractura hidráulica tienen la tarea de bombear cíclicamente el fluido de fractura, el cual debe llegar a la formación rocosa con un gran caudal ya alta presión. Este fluido presenta en su composición agentes abrasivos tales como arena o cerámico. La compresión del fluido es realizada por los pistones de dichas bombas mediante el movimiento alternativo delos mismos, en el cual produce el ingreso de finos de arena a la superficie intermedia al pistón y sellos, provocando el desgaste localizado de este. La tecnología tradicional con que se fabrican los pistones consiste en un recubrimiento de Thermal Spray sobre un sustrato de Acero SAE 1020 La nueva tecnología desarrollada por Y-TEC y IONAR S.A., consiste en aplicar un recubrimiento dúplex a un acero de Nitruración DIN 34 CrAINi7. Este recubrimiento dúplex consta de un primer proceso de nitruración por plasma, y se complementa con un segundo tratamiento basado en la tecnología PVD, que consiste en la deposición de una monocapa de AI-Cr-N. El objetivo del presente trabajo consiste en evaluar el desempeño de esta nueva tecnología respecto a la actual. Se evaluó la adhesión del recubrimiento a través de Sratch Test con diferentes cargas y su resistencia a la abrasión mediante desgaste abrasivo, según norma ASTM G-65. Los resultados arrojaron que en el ensayo de abrasión, la muestra tratada con dúplex perdió el 2% de la masa perdida por la tratada con Thermal Spray. Para el ensayo de Scratch Test se identifico la carga crítica en 130 N, respecto a los 85N soportados por la técnica reemplazada, es decir, una mejora del 50 %.Item Comparación del comportamiento al desgaste de un acero AISI 1045 nitrurado y seguido de un temple por inducción(2016-10) Schierloh, Gonzalo José; Regis, Matías Sebastián; Charadía, Raúl; Dalibón Bähler, Eugenia Laura; Brühl, Sonia PatriciaSe estudió el comportamiento al desgaste del acero AISI1045 con un tratamiento de nitruración iónica y posterior temple por inducción. Se midió dureza en superficie y perfil en profundidad. Se analizó la microestructura y evaluó el comportamiento al desgaste. Como resultado de la nitruración se obtuvo una zona formada por una capa de compuestos seguida por una zona de difusión de nitrógeno. La dureza superficial del acero templado y revenido aumentó en un 50% y, con el temple por inducción posterior, resultó aún superior con incremento en la dureza del núcleo. El comportamiento al desgaste resultó mejor que la del acero sólo nitrurado, debido al incremento de la capacidad de soporte de carga del sistema.Item Automatización del reactor de nitruración por plasma laboratorio UTN-FRCU(2013-10-21) Fallini Blanco, Edgar David; Schaaf, Matías Leonel; Antivero, JorgeEl presente proyecto está orientado a la eliminación del trabajo manual y rutinario realizado por el operador del equipo de Nitruración por Plasma, perteneciente al Grupo de Ingeniería de Superficies de la UTN Facultad Regional de Concepción del Uruguay. Como consecuencia de ello, se logra el máximo aprovechamiento del talento humano y mejora la confiabilidad de los ensayos realizados. Con la finalidad de brindar las herramientas necesarias para la implementación de un sistema de supervisión, control y adquisición de datos (SCADA), se lleva a cabo la adecuación, diseño y/o selección de componentes involucrados en el proceso. En el caso, las variables eléctricas de tensión y corriente poseen características atípicas a las existentes en la industria, donde el mercado se encuentra poco desarrollado. Ante esto, se recurre al diseño de los instrumentos de medición, y su posterior simulación por medio de un software con el fin de verificar el cumplimiento de objetivos. Cada una de las decisiones tomadas surge luego de evaluar diferentes alternativas, mediante la justificación basada en criterios tanto económicos como técnicos. Finalmente el proyecto devuelve a los usuarios una tabla valorizada de las posibles opciones para elegir el nivel de control, facilitando la decisión acorde a criterios preferenciales en el momento de implementación.