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En el presente estudio se desarrolla y valida el comportamiento mecánico de un implante médico cervical de aleación de titanio tipo Ti-6Al-4V ELI, fabricado mediante Selective Laser Melting (SLM), que es un proceso de gran versatilidad que permite fabricar componentes de formas complejas de manera relativamente rápida. El implante desarrollado, es un diseño que presenta mejoras respecto a los ya existentes. La propuesta de esta investigación es la optimización del diseño geométrico en forma de ¿S¿, a través de simulaciones por elementos finitos y, retroalimentación del análisis de los resultados de los ensayos realizados. Se realizaron análisis químico, análisis microestructural, ensayos mecánicos y análisis por elementos finitos, teniendo como referencia los lineamientos establecidos en las normas ASTM F136-13 y ASTM 2346-11. Durante el desarrollo de este proyecto se presentaron diversas modificaciones geométricas resultado de la retroalimentación constante entre la simulación del diseño y el comportamiento del implante ante cargas cíclicas. Finalmente, se encontró el diseño óptimo del implante con el que se logran las características que deben garantizar un correcto funcionamiento del implante.
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En el presente trabajo se desarrollará el análisis experimental de los parámetros de soldadura y geometría de herramienta para la realización de soldadura por fricción-agitación de punto, en la aleación de aluminio AA 6063-T5, debido a que existen diferentes geometrías de herramienta para la realización de este procedimiento y, diferentes parámetros de soldadura tales como la profundidad de penetración de la herramienta, la velocidad de avance de la herramienta, el tiempo de sostenimiento de la herramienta y la velocidad de rotación con que se realiza la soldadura, con la finalidad de poder obtener las mejores propiedades mecánicas en la unión.
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El presente trabajo de investigación se desarrollará para la optimización del FSW en polipropileno, debido a su alta demanda mundial y buenas propiedades mecánicas. Se utilizará para ello una herramienta de acero AISI 304 con hombro de teflón y se limitará a variaciones en la geometría de la herramienta, velocidad de giro y de avance de la misma. En los últimos años se han realizado algunas investigaciones sobre los parámetros del FSW para termoplásticos, sin embargo la información aun es escasa y no hay una estandarización. Recientemente en la PUCP se han hecho pruebas en polipropileno, lográndose obtener uniones soldadas que presentan un 77% de la resistencia a la tracción del material base y si bien es un buen resultado, en este trabajo se espera mejorar dichos resultados y suavizar las imperfecciones. La soldadura por fricción-batido es un proceso prometedor y por ello su aplicación requiere de más investigación, ya que no sólo es un proceso aplicable a los polímeros termoplásticos más consumidos en el mundo, sino que es el más barato y el más amigable con el medio ambiente entre los demás procesos ya existentes, debido a que no emite radiación, no desperdicia material ni emite gases perjudiciales.
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El aluminio y sus aleaciones en general no presentan una soldabilidad satisfactoria como muchos aceros, lo que dependerá básicamente de su composición química. Las aleaciones de aluminio tratables térmicamente presentan en general buena soldabilidad; mientras que; las aleaciones tratables térmicamente tendrán ciertas limitaciones de soldabilidad, incluso algunos son insoldables. El presente trabajo estudia la soldabilidad de la aleación AA6063.
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Hoy en día los procesos de soldadura son parte fundamental de las construcciones metálicas que se fabrican para distintas industrias. Estas construcciones requieren de características y propiedades apropiadas que garanticen una adecuada resistencia mecánica y la economía en el diseño. Si bien el Proceso de soldadura GTAW se puede utilizar para todos los materiales metálicos, se recomienda en materiales con espesores menores a 8 mm, debido a que tienen una tasa de deposición baja, comparado con otros procesos como MIG. Este proceso, es apropiado para espesores delgados; además, que se obtienen uniones soldadas de alta calidad, generalmente exentas de defectos y buen acabado superficial. Existen muchos ejemplos en los cuales las uniones soldadas con aleaciones de aluminio, realizados mediante el proceso TIG, tienen una alta calidad. En la actualidad el proceso TIG más utilizado es cuando se emplea material de aporte. Sin embargo, se puede soldar materiales delgados sin material de aporte, con este proceso, lo debe producir un ahorro de tieAAmpo y económico. El presente trabajo aplica el estudio comparativo del proceso de soldadura GTAW también conocido como TIG, realizado en uniones de planchas de 3 mm. de la aleación de aluminio AA5052 H-34 con y sin material de aporte.
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Actualmente la producción masiva de materiales ferromagnéticos se destina principalmente a la fabricación de máquinas eléctricas, tanto generadores, motores y transformadores, así como en dispositivos eléctricos como electroimanes, contactores, sensores en equipos de alta potencia y otros. Tradicionalmente se ha optado por el uso de flejes metálicos apilados donde las innovaciones se dan en cuanto a la reducción de pérdidas que permite este material, sin embargo, acarrean algunas desventajas como por ejemplo la falta de libertad en el diseño pues las máquinas y dispositivos eléctricos deben adaptarse a las geometrías de los flejes apilados, por ello el uso de un material compuesto de matriz polimérica y refuerzo ferromagnético nos da la posibilidad de usar los métodos de fabricación de polímeros los cuales permiten mayores grados de libertad en cuanto al diseño, además el efecto de corrientes parásitas reducidas con el apilamiento de flejes aislados eléctricamente se reduce de modo más drástico con el empleo de partículas ferromagnéticas aisladas eléctricamente. Los avances en la ciencia de materiales referentes a materiales magnéticos en general se concentran en las aplicaciones de electrónica, referentes a equipos de radiofrecuencia, nuevos materiales para grabadores digitales y similares, sin embargo existen estudios donde se emplean materiales compuestos como el del presente trabajo para el diseño de pequeños motores para robótica, por ello se propone caracterizar un compuesto como el descrito para tener un mejor panorama de sus características magnéticas y poder tener factores comparativos con los tradicionales flejes metálicos apilados y así tomar una mejor decisión en el diseño.
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Cuando se une un acero por un proceso de soldadura de arco eléctrico, se aplica calor de manera puntual, lo que conlleva a que se produzcan cambios microestructurales en la ZAC del metal base, debido al ciclo térmico. Estos cambios microestructurales pueden afectar las propiedades mecánicas de la ZAC de manera significativa, lo que dependerá de numerosos factores, como composición química del acero, tipo de microestructura inicial presente, espesor de la tubería, calor aportado durante la soldadura, etc. Cuando se realiza la primera reparación de una zona soldada, se debe tener en cuenta que el material base, ha soportado dos ciclos térmicos, y ello conlleva que se presenten nuevos cambios microestructurales debido al proceso de soldadura de reparación. En los aceros estructurales, cuyo contenido de carbono es bajo y donde prácticamente no contiene elementos aleantes, los cambios producidos en la ZAC debido al proceso de soldeo de reparación no es muy marcado. El problema, debido a los cambios metalúrgicos producidos en la ZAC por el ciclo térmico de soldadura, se agrava a mayor contenido de carbono del acero y a mayor cantidad de elementos aleantes. Puede ocurrir que la primera reparación no cumple con la calidad especificada, haciéndose necesario realizar una nueva reparación o una segunda reparación. En este caso el material base estaría sometido a un tercer ciclo térmico, produciendo de nuevo cambios microestructurales, y por consiguiente cambios en las propiedades mecánicas en la ZAC. La pregunta, que surge ahora es ¿cuantas reparaciones se pueden realizar en una soldadura? de manera de no afectar en gran medida las propiedades en la ZAC del metal base. El presente trabajo tiene como estudio, el número máximo de reparaciones que se puede realizar en una soldadura realizada en una tubería de acero ASTM A106, utilizado en el transporte a altas temperaturas y presión de gases o líquidos en refinerías y plantas.
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El acero representa más del 95% de los metales que se usan para la construcción y fabricación en todo el mundo. Esto se debe a su bajo costo y sus buenas propiedades mecánicas. Otro factor importante es que sus propiedades pueden ser fácilmente manejadas mediante tratamientos térmicos o trabajos mecánicos. El aluminio por su parte, es el segundo metal más utilizado después del acero. El aluminio presenta propiedades muy útiles en el campo de la ingeniería como su baja densidad y su alta resistencia a la corrosión y oxidación. Una unión disimilar es aquella unión soldada de metales diferentes. Estos metales tienen diferentes propiedades metalúrgicas, he de ahí la dificultad para realizar la unión soldada. Es esencial el saber escoger el proceso de soldadura, el material de aporte ya que la unión soldada resultará diferente de cualquiera de sus componentes. Esta unión disimilar puede tener su uso por ejemplo si el techo de un vehículo está hecho de aluminio. Esto hará reducir el centro de gravedad del vehículo y también disminuirá su peso.
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