Universidad Santo Tomás
Ingeniería Mecánica
Luis Alberto Gómez (Estudiante)
Cuarto Semestre
Correo: luisgomezm@usantotomas.edu.co
Cristian Libardo Cárdenas (Estudiante)
Cuarto Semestre
Correo: cristhiancardenas@usantotomas.edu.co
En el siguiente blogg daremos a conocer varios artículos acerca de la utilización y manera de empleo de diferentes materiales compuestos a base de metales en la industria metalúrgica y demás áreas de trabajo de la ingeniera. aparte de ello se explicara de que trata el diagrama de ingeniería concurrente, también se hablara sobre la historia de los metales en Colombia, y para finalizar se realizo una practica experimental donde se realizo una cercha piramidal y otra más pequeña donde se analizaron las cargas que este resistió dentro de una maquina de ensayos universal.
Tabla de contenido
1. Artículos.
- Oxido de titanio litio (Li4Ti5O12) obtenido por la ruta de los atranos.
- Empleo de residuos industriales siderúrgicos.
- Evaluación de la resistencia al desgaste.
- Fabrication of Fe-based bulk metallic glasses from low-purity industrial.
- Evolución micro estructural del acero austenítico al manganeso sometido a tratamiento térmico del temple y revenido.
- Preparation and characterization of spinel Li4Ti5O12 anode material from industrial titanyl sulfate solution
2. Diagrama de Ingeniería concurrente.
- Oxido de titanio litio (Li4Ti5O12) obtenido por la ruta de los atranos.
- Empleo de residuos industriales siderúrgicos.
- Evaluación de la resistencia al desgaste.
- Fabrication of Fe-based bulk metallic glasses from low-purity industrial.
- Evolución micro estructural del acero austenítico al manganeso sometido a tratamiento térmico del temple y revenido.
- Preparation and characterization of spinel Li4Ti5O12 anode material from industrial titanyl sulfate solution
3. Historia de los metales en Colombia.4. Análisis de cercha piramidal.
Artículos
En los siguientes links podremos encontrar la ubicación sobre los artículos investigados.
- Oxido de titanio litio (Li4Ti5O12) obtenido por la ruta de los atranos.
ABSTRACT
In the present paper, synthetic methods of lithium titanate (Li4Ti5O12) have been investigated by atraneroute reaction. The crystal structure of the sample was analyzed by means X-ray diffraction (XRD), and scanning electron microscopy (SEM). The molar ratio Li/Ti has been varied for simulated the litigation processes in anode materials for lithium battery, and the interesting product with relation Li:Ti 5:5 has been obtained, with major crystalline structure. The atrane route is one of the most appropriate synthesis methods for obtain this anodic material.
RESUMEN
En el presente articulo, un método nuevo de obtención de titanato de litio (Li4Ti5O12) h sido desarrollado, utilizando la ruta de reacción de los atranos. Los productos fueron analizados por difracción de rayos X (DFR), y microscopia electrónica de barrido (SEM). Las relación molar de Li/Ti ha sido variada simulando el proceso de litiación para baterías de litio, el producto más interesante ha sido obtenido para una relación molar de Li:Ti 5:5, el cual presenta la mejor cristalinidad. La ruta de los atranos es una opción interesante para la obtención de este material anódico
Leer en:In the present paper, synthetic methods of lithium titanate (Li4Ti5O12) have been investigated by atraneroute reaction. The crystal structure of the sample was analyzed by means X-ray diffraction (XRD), and scanning electron microscopy (SEM). The molar ratio Li/Ti has been varied for simulated the litigation processes in anode materials for lithium battery, and the interesting product with relation Li:Ti 5:5 has been obtained, with major crystalline structure. The atrane route is one of the most appropriate synthesis methods for obtain this anodic material.
RESUMEN
En el presente articulo, un método nuevo de obtención de titanato de litio (Li4Ti5O12) h sido desarrollado, utilizando la ruta de reacción de los atranos. Los productos fueron analizados por difracción de rayos X (DFR), y microscopia electrónica de barrido (SEM). Las relación molar de Li/Ti ha sido variada simulando el proceso de litiación para baterías de litio, el producto más interesante ha sido obtenido para una relación molar de Li:Ti 5:5, el cual presenta la mejor cristalinidad. La ruta de los atranos es una opción interesante para la obtención de este material anódico
- Empleo de residuos industriales siderúrgicos.
Abstraet
Several ferrous and non ferrous metallurgical wastes, slags, powdered wastes, alcaline liquors, etc.,
can be used as binding materials to produce new building materials. These materials can be used in
place of concretes made of cement, crushed stones, sand and gravel mixtures in several applications,
road, industrial and airport foundations, etc. They are leaching resistant, so heavy metáis do not migrate
to the environment. These new materials, with a new structure, are obtained by mixing in right
proportion of two or three industrial wastes or with mixtures of two of them and natural soils without
any addition of traditional binders like cement and without heating. The main advantages are the solution
of the problem of disposal of industrial wastes and the lower cost of the new materials, 5 to 6
times cheaper than traditional. Several examples of roads existing in Russia, even in Siberia and other
northern regions, demónstrate the benefit of this process because after 20 years they still offer a
good performance.
Resumen
Como materiales aglomerantes, se pueden utilizar diferentes tipos de residuos, tales como escorias,
residuos sólidos y líquidos alcalinos procedentes de la indu^tnajiderúrgica, así como otras escorias
procedentes de los sectores no férreos. Su empleo como nuevos materiales, tales como hormigones
pobres, destinados a aplicaciones tales como bases de carreteras, aeropuertos, suelos industriales y
presas en sustitución de piedra triturada, arena y grava. Todos estos residuos industriales, perjudiciales
para el medio ambiente desde el punto de vista ecológico, se pueden transformar en nuevos materiales
estables en los que no ocurre la lixiviación de los materiales pesados que contienen. Los nuevos
materiales resultan de la combinación, con la dosificación adecuada, de dos o tres de los residuos
industriales mencionados o de la mezcla de algunos con suelos naturales. En la producción de estos
nuevos materiales que adquieren una nueva estructura distinta de sus componentes, no se emplean ligantes
tradicionales, como el cemento, ni es necesario su calentamiento. A las ventajas de la eliminación
de estos residuos industriales contaminantes, se añaden otras de tipo económico, ya que pueden
obtenerse reducciones de coste de hasta 5 ó 6 veces. Se presentan ejemplos de aplicaciones reales en
carreteras en diferentes partes de Rusia, incluida Siberia, y otras zonas del norte, cuya vida en servicio
supera los 20 años y que todavía se encuentran en un perfecto estado de conservación.
Palabras clave: Residuos industriales. Escoria férrea de escombreras. Materiales aglomerantes.
Transición sol gel. Construcción de carreteras.
- Evaluación de la resistencia al desgaste.
Abstract
In this research we studied the effect of thermal cycles of quenching and tempering on the adhesive wear resistance of austenitic manganese steel (9.4Mn1C1.9Cr1Si). The material was characterized chemically and metallographically. Subsequently the material was tested by cross cylinder ASTM G-83 with the aim of determining the adhesive wear behavior. The results indicate that the specimen tempered at 200 ° C has a longer period of strain hardening than the ones tempered at 400 and 800 º C, making it more resistant to wear, thus improving the characteristics of the sample in a state of supply. Keywords: Manganese austenitic steel, tribology, wear.
Resumen
Este artículo presenta el resultado de una investigación acerca del efecto de ciclos térmicos de temple y revenido sobre la resistencia al desgaste adhesivo del acero austenítico al manganeso (9.4Mn1C1.9Cr1Si). El material se caracterizó química y metalográficamente. Posteriormente, el material fue sometido a la prueba de cilindros cruzados según norma ASTM G-83, con el fin de determinar su comportamiento al desgaste adhesivo. Los resultados indican que la probeta revenida a 200°C tiene un mayor periodo de endurecimiento por deformación que las revenidas a 400 y 800ºC, lo cual la hace más resistente al desgaste, mejorando así las características de la muestra en estado de suministro.
In this research we studied the effect of thermal cycles of quenching and tempering on the adhesive wear resistance of austenitic manganese steel (9.4Mn1C1.9Cr1Si). The material was characterized chemically and metallographically. Subsequently the material was tested by cross cylinder ASTM G-83 with the aim of determining the adhesive wear behavior. The results indicate that the specimen tempered at 200 ° C has a longer period of strain hardening than the ones tempered at 400 and 800 º C, making it more resistant to wear, thus improving the characteristics of the sample in a state of supply. Keywords: Manganese austenitic steel, tribology, wear.
Resumen
Este artículo presenta el resultado de una investigación acerca del efecto de ciclos térmicos de temple y revenido sobre la resistencia al desgaste adhesivo del acero austenítico al manganeso (9.4Mn1C1.9Cr1Si). El material se caracterizó química y metalográficamente. Posteriormente, el material fue sometido a la prueba de cilindros cruzados según norma ASTM G-83, con el fin de determinar su comportamiento al desgaste adhesivo. Los resultados indican que la probeta revenida a 200°C tiene un mayor periodo de endurecimiento por deformación que las revenidas a 400 y 800ºC, lo cual la hace más resistente al desgaste, mejorando así las características de la muestra en estado de suministro.
- Fabrication of Fe-based bulk metallic glasses from low-purity industrial.
Abstract
Bulk metallic glasses with nominal compositions of (Fe71.2B24Y4.8)96Nb4−xTix (x = 0, 1, 2, 3, 4) were prepared with industrial-purity Fe–B alloys and sponge titanium. Partially replacing Nb with Ti (sponge titanium) substantially increased the thermal stability and glass forming ability of the alloys. The best glass former was a rod of (Fe71.2B24Y4.8)96Nb2Ti2, which had a critical diameter of 6 mm and a supercooled liquid region (ΔTx) of ≈103 K, both among the best values in Fe-based bulk metallic glasses. We also investigated the magnetic and mechanical properties of the (Fe71.2B24Y4.8)96Nb2Ti2 BMG, which exhibited high saturation magnetization and compressive fracture strength of ≈121 emu/g and 3.4 GPa, respectively. These results demonstrate that the present Fe-based bulk metallic glasses might be a potential candidate for commercial applications with low cost and good performance.
Resumen
Vidrios metálicos a granel con composiciones nominales de (Fe71.2B24Y4.8) 96Nb4-xTix (x = 0, 1, 2, 3, 4) se prepararon con industrial pureza aleaciones de Fe-B y de titanio esponja. Parcialmente sustitución de Nb con Ti (titanio esponja) aumenta sustancialmente la estabilidad y la capacidad de formación de vidrio térmica de las aleaciones. La mejor ex vidrio era una barra de (Fe71.2B24Y4.8) 96Nb2Ti2, que tenía un diámetro crítico de 6 mm y una región líquido subenfriado (ΔTx) de ≈103 K, tanto entre los mejores valores en vidrios metálicos mayor Fe-basada . También investigamos las propiedades magnéticas y mecánicas de la (Fe71.2B24Y4.8) 96Nb2Ti2 BMG, que exhiben alta magnetización de saturación y resistencia a la fractura de compresión de ≈121 emu / g y 3,4 GPa, respectivamente. Estos resultados demuestran que los actuales vidrios metálicos a granel a base de Fe podría ser un candidato potencial para aplicaciones comerciales con bajo costo y buen rendimiento.
- Evolución micro estructural del acero austenítico al manganeso sometido a tratamiento térmico del temple y revenido.
ABSTRACT
In this study the microstructural changes in manganese austenitic steel with 9
and 13%Mn in presence of chromium with (1,4-2,0%) was evaluated, thermal cycles
of quenching and tempering in order to evaluate the influence of kinetic of cooling
on the stability of the phase austenite and the presence of composed of second phase
like iron and chromium carbides of type (Fe, Mn)3C and (Fe, Cr)7C3. were also
evaluated. The temperature of austenitizing was of 1050 °C, with a time of support of
1 hour and means of cooling water. The tempering treatments took place in a rank
of 200 to 800 °C with intervals of 200 °C and dwell time 2 hours. The material was
evaluated by electronic microscopy of sweeping (SEM-EDS), spectrometry of optical
emission and X-ray diffraction, in state as cast and heat treating.
RESUMEN
En el presente trabajo de investigación se evaluaron los cambios microestructurales
en aceros austeníticos al manganeso con 9 y 13% Mn en presencia de cromo
(1.4 – 2.0% ). Se evaluó el ciclo térmico de temple y revenido sobre la estabilidad
de la fase austenita y la presencia de compuestos de segunda fase como carburos de
hierro y cromo del tipo (Fe, Mn)3C y (Fe, Cr)7C3. La temperatura de austenización
fue de 1050 °C, con un tiempo de sostenimiento de 1hora y el medio de enfriamiento
agua. Los tratamientos de revenido se efectuaron en un rango de 200 a 800
°C con intervalos de 200 °C y tiempo de permanencia 2 horas.Para este análisis el
material se sometió a pruebas de caracterización tales como: microscopia electrónica
de barrido (SEM-EDS), espectrometría de emisión óptica y difracción de rayos X,
en estado de suministro y bonificado.
- Preparation and characterization of spinel Li4Ti5O12 anode material from industrial titanyl sulfate solution
Abstract
Metatitanic acid was synthesized from industrial titanyl sulfate solution via controlling pH during hydrolyzing process. Inductively coupled plasma (ICP) analysis confirmed that a little Fe, Mg and Ca were deposited into precursor TiO2·H2O. Spinel Li4Ti5O12 was prepared by sintering amorphous mixture at 800 °C for 16 h. The amorphous mixture was activated by ball-milling at room temperature, using the as-prepared TiO2·H2O and Li2CO3 as raw materials. The sample was characterized by X-ray diffractometry, scanning electron microscopy and electrochemical charge and discharge test. The results show that spinel Li4Ti5O12 is obtained, but it contains a few rutile TiO2 impurities. The sample has fine particles with size of around 50 nm and homogenous size distribution. At room temperature, the initial reversible specific capacity of the sample is 136.9, 128.0, 119.2 and 96.3 mA·h/g at 0.1C, 1C, 2C and 5C, respectively, and the sample shows excellent cycling performance.
Resumen
Ácido metatitánico se sintetizó a partir solución de sulfato de titanilo industrial a través de controlar el pH durante el proceso de hidrólisis. Plasma análisis (ICP) de acoplamiento inductivo confirmó que un poco de Fe, Mg y Ca fueron depositados en precursor de TiO2 · H2O. Spinel Li4Ti5O12 se preparó por sinterizado mezcla amorfa a 800 ° C durante 16 h. La mezcla amorfa se activó mediante molino de bolas a temperatura ambiente, utilizando el TiO2 como preparados · H2O y Li2CO3 como materias primas. La muestra se caracterizó por difractometría de rayos X, microscopía electrónica de barrido y de carga electroquímica y ensayo de descarga. Los resultados muestran que se obtiene Li4Ti5O12 espinela, pero contiene unos impurezas TiO2 rutilo. La muestra cuenta con finas partículas con un tamaño de alrededor de 50 nm y distribución de tamaño homogéneo. A temperatura ambiente, la capacidad específica reversible inicial de la muestra es 136,9, 128,0, 119,2 y 96,3 mA · h / g a 0.1C, 1C, 2C y 5C, respectivamente, y la muestra presenta un excelente rendimiento ciclismo.
Diagrama de ingeniería concurrente
“La ingeniería concurrente es un esfuerzo sistemático para un diseño integrado, concurrente del producto y de su correspondiente proceso de fabricación y servicio. Pretende que los encargados del desarrollo desde un principio, tengan en cuenta todos los elementos del Ciclo de Vida del Producto (CVP), desde el diseño conceptual hasta su disponibilidad, incluyendo calidad, costo y necesidad de los usuarios”.
En la ingeniería concurrente cada nuevo proyecto se trabaja con técnicas disciplinadas y en conjunto con un grupo multidisciplinario de tiempo completo. Éste equipo de trabajo debe estar formado por:
Texto tomado de:
Tomado de:
Se explota en Colombia desde antes de la Conquista española. Fue atractivo importante de la misma. El oro se encuentra en filones o vetas entre las rocas y aluviones en las arenas de algunos ríos. Se encuentra en las cordilleras Central y Occidental. Los departamentos de mayor producción de oro son: Antioquia, Chocó, Nariño, Cauca, Tolima y Caldas.
Plata
MATERIAS PRIMAS
Se conocen como materias primas a la materia extraída de la naturaleza que se transforma para elaborar materiales.
Materias primas utilizadas en su estado natural
Materias primas estructurales listas para su uso o "materias primas estructurales industriales" (Sin necesidad de ser refinadas, procesadas, válidas en crudo para ser trabajadas)
Madera
Piedra natural
Arena
*Materias primas compuesta
Fibras
Aglomerado de partículas
Aglomerado por capas
*Metales
Acero
Acero para construcción
Acero cementado
Acero nitrados
Acero templado
Acero para muelles
Acero mecanizable
Aceros especiales
Acero para exigencias térmicas y de corrosión
Acero resistente a altas temperaturas
Acero resistente al encendido
Acero resistente al H2 a elevada presión
Aceros resistentes a compuestos químicos
Acero para herramientas
Acero para trabajo en frío
Acero para trabajo en caliente
Aceros rápidos
Hierro fundido
Fundición gris
Fundición de acero
Fundición maleable
Fundición blanca
Fundición nodular
*Metales no férreos
Metales ligeros
Aluminio y aleaciones
Magnesio y aleaciones
Titanio y aleaciones
Metales pesados
Cobre y aleaciones
Níquel, Cobalto y aleaciones
Molibdeno y aleaciones
Zinc y cadmio y aleaciones
Estaño y aleaciones
Wolframio y aleaciones
Metales nobles
*Materiales inorgánicos
Cerámicos
Cristal
Semiconductores
*Polímeros
Termoestables
Termoplásticos
Elastómeros
PROCESOS DE MANUFACTURA
En el ámbito industrial se suelen considerar convencionalmente los procesos elementales que se indican, agrupados en dos grandes familias:
*Tecnología mecánica
Moldeo
Fundición
Pulvimetalurgia
Inyección de polímeros
Moldeo por soplado
Moldeo por compresión
Conformado o deformación plástica.
Laminación
Forja
Extrusión
Tumbado
Conformado de chapa
Encogimiento
Procesos con arranque de material
Mecanizado
Torneado
Fresadora
Taladro
Electroerosión
Tratamiento térmico
Templado del acero
Tremp
Recocido
Nitruración
Sinterización
*Tratamientos supeficiales
Eléctricos
Abrasivos
Pulido
*Tecnología QuímicaProcesos físicos
Procesos químicos
Tratamientos superficiales
Propiedades
Determinan el comportamiento de un material cuando pasa por el la corriente eléctrica.
Una propiedad eléctrica es la llamada conductividad, que es la propiedad que tienen los materiales para transmitir la corriente eléctrica. En función de ella los materiales pueden ser:
Conductores : Lo son si permiten el paso de la corriente fácilmente por ellos
Aislantes: Lo son si no permiten fácilmente el paso de la corriente por ellos.
Semiconductores : se dicen que son semiconductores si solo permiten el paso de la corriente por ellos en determinadas condiciones. (Por ejemplo si son conductores a partir de una temperatura determinada y por debajo de esa temperatura son aislantes).
Propiedades Mecánicas: Estas quizás son las más importantes, ya que nos describen el comportamiento de los materiales cuando son sometidos a las acciones de fuerzas exteriores. Una propiedad muy general de este tipo es la resistencia mecánica, que es la resistencia que presenta un material ante fuerzas externas. Algunas más Concretas son:
Elasticidad: propiedad de los materiales de recuperar su forma original cuando deja de actuar sobre ellos la fuerza que los deformaba. Un material muy elástico, después de hacer una fuerza sobre el y deformarlo, al soltar la fuerza vuelve a su forma original. Lo contrario a esta propiedad sería la plasticidad.
Plasticidad: propiedad d los cuerpos para adquirir deformaciones permanentes.
Maleabilidad: facilidad de un material para extenderse en láminas o planchas.
Ductilidad: propiedad de un material para extenderse formando cables o hilos.
Dureza: es la resistencia que opone un material a dejarse rayar por otro. El más duro es el diamante. Los diamantes solo se pueden rayar con otro diamante. Para medir la dureza de un material se utiliza la escala de Mohs, escala de 1 a 10, correspondiendo la dureza 10 al material más duro.
Tenacidad: es la resistencia que ofrece un material a romperse cuando es golpeado.
Fragilidad: seria lo contrario a tenaz. Es la propiedad que tienen los cuerpo de romperse fácilmente cuando son golpeados. El metal es tenaz y el vidrio es frágil y duro.
Propiedades Térmicas
Determinan el comportamiento de los materiales frente al calor.
Conductividad térmica: es la propiedad de los materiales de transmitir el calor, produciéndose, lógicamente una sensación de frió al tocarlos. Un material puede ser buen conductor térmico o malo.
Fusibilidad: facilidad con que un material puede fundirse (pasar de líquido a solido o viceversa).
Soldabilidad: facilidad de un material para poder soldarse consigo mismo o con otro material. Lógicamente los materiales con buena fusibilidad suelen tener buena soldabilidad.
Dilatación: es el aumento de tamaño que experimenta un material cuando se eleva su temperatura.
Nota: Las juntas de dilatación (separación) se hacen para que al aumentar de volumen por el calor el material pueda alargarse sin curvarse.
Propiedades Ópticas
Se ponen de manifiesto cuando la luz incida sobre el material.
Materiales opacos: no se pueden ver los objetos a través de ellos.
Materiales transparentes: los objetos se pueden ver a través de ellos, pues dejan pasar los rayos de luz.
Materiales translúcidos: estos materiales permiten el paso de la luz, pero no dejan ver con nitidez a través de ellos. Por ejemplo el papel de cebolla.
Propiedades Acústicas de los Materiales
Determinan la respuesta de los materiales ante el sonido.
Conductividad acústica: es la propiedad de los materiales de transmitir el sonido.
Decibelímetro: mide el sonido en decibelios
propiedades acústicas.
Propiedades Magnéticas de los Materiales
Ponen de manifiesto el comportamiento frente a determinados metales.
Magnetismo: es la capacidad de atraer a otros materiales metálicos
Propiedades Químicas de los Materiales
Se manifiestan cuando los materiales sufren una transformación debida a su interacción con otras sustancias. El material se transforma en otro diferente (reacción química).
La oxidación: es la facilidad con la que un material se oxida, es decir, reacciona en contacto con el oxigeno del aire o del agua. Los metales son los materiales que más se oxidan. Si un material se oxida con el agua se puede decir que se corroe en lugar de se oxida.
La sustancia roja que se forma cuando se oxida el hierro se llama orín y es muy tóxica. No llevarse las manos a la boca después de tocarla.
Propiedades Ecológicas de los Materiales
Según el impacto que producen los materiales en el medio ambiente , se clasifican en:
Reciclables: son los materiales que se pueden reciclar, es decir su material puede ser usado para fabricar otro diferente.
Reutilizable: Se puede volver a utilizar pero para el mismo uso.
Tóxicos: estos materiales son nocivos para el medio ambiente, ya que pueden resultar venenosos para los seres vivos y contaminan el agua, el suelo o la atmósfera.
Biodegradables: son los materiales que la naturaleza tarda poco tiempo en descomponerlos de forma natural en otras sustancias.
Tomado de:
Una historia del trabajo de los metales
La vida moderna es
posible gracias a que conocemos los metales y sabemos cómo usarlos. Estos
soportan nuestros edificios y puentes, nos permiten volar, navegar y
desplazarnos, sustentan la producción industrial y el comercio. Con los metales
medimos el tiempo, hacemos monumentos, rendimos culto, nos adornamos,
producimos arte y hacemos la guerra. Pero esto no ha sido siempre igual.
Los
antiguos suramericanos empezaron a trabajar el cobre y el oro alrededor de 1500
antes de Cristo. Unos mil años más tarde varias culturas andinas adornaban a
sus líderes con suntuosos atuendos. El oro y la plata se reservaron para los
gobernantes y la religión; los objetos rituales y simbólicos comunicaban una
visión del mundo que compartía toda la sociedad.
En
el año 500 de nuestra era la metalurgia ya era una actividad corriente desde
México central hasta el norte de Chile y Argentina. En cada región surgieron
estilos propios: en México, figuras en lámina; en Centroamérica, pequeños adornos
de oro; en Colombia y Ecuador, adornos de tumbaga dorada; en Perú, coloridos
atuendos de cobre dorado y plateado; en los Andes del sur, placas de bronce.
La
metalurgia en la Colombia prehispánica fue, ante todo, orfebrería. En dos mil
años surgieron muchos estilos diferentes y se fabricaron miles de piezas para
el ritual y la ofrenda. Los indígenas manejaron con maestría el oro, el cobre,
la tumbaga y el platino. La conquista europea, en 1500, truncó este desarrollo
y causó la desaparición de la producción orfebre.
En
los últimos 300 años la producción de metales ha tenido un gran avance. La gran
industria usa millones de toneladas de metales cada año; también las sociedades
no industriales consumen cada vez más metales para los más variados propósitos.
La historia de la humanidad en los últimos nueve mil años es la historia de los
metales: con ellos hemos construido el mundo en que vivimos.
Metalurgia prehispánica
La
metalurgia se descubrió y desarrolló independientemente en distintos lugares
del mundo y en distintas épocas. Este saber llegó hace 2.500 años a la actual
Colombia, desde los Andes peruanos donde se descubrió hace cuatro milenios. Por
su dureza o por su brillo y color, los metales tomaron un lugar importante en
todas las sociedades que los trabajaron y sin duda han contribuido a forjar
nuestra propia sociedad.
Los Recursos Minerales de Colombia
Metales preciosos
Oro
Se explota en Colombia desde antes de la Conquista española. Fue atractivo importante de la misma. El oro se encuentra en filones o vetas entre las rocas y aluviones en las arenas de algunos ríos. Se encuentra en las cordilleras Central y Occidental. Los departamentos de mayor producción de oro son: Antioquia, Chocó, Nariño, Cauca, Tolima y Caldas.
La plata ha sido extraída desde tiempos coloniales;
generalmente se encuentra mezclada con el oro; su explotación no está
tecnificada. Son productores de plata: Antioquia, Chocó, Caldas, Quindío,
Risaralda, Nariño y Tolima.
Platino
El platino es metal duro, resistente y tiene valiosas
aplicaciones en odontología, medicina, electricidad y en la industria química.
Se encuentra en abundancia en el Chocó a orillas del río Condoto, en algunos
afluentes del río San Juan, Atrato y en el departamento de Nariño.
Metales industriales
Hierro
El hierro es un metal duro, maleable, dúctil, abunda
en la naturaleza y es el metal más usado; por esto es llamado el metal de la
industria. El hierro entra en la fabricación de la más simple herramienta hasta
las más complejas maquinarias; se emplean en la construcción de puentes,
edificios; rascacielos, automóviles, buques y en toda suerte de productos
industriales como generadores eléctricos, motores, instrumentos telegráficos y
telefónicos. Para obtener el acero se lleva el hierro a hornos especiales donde
se somete a un proceso de afinamiento. En Colombia abunda y si bien todavía no
se ha explotado en gran escala, ya ha comenzado a extraerse para alimentar la
industria siderúrgica.
Los principales yacimientos de hierro en Colombia se encuentran en Belencito y Samacá (Boyacá); Pacho, Subachoque, Nemocón, Zipaquirá (Cundinamarca); Amagá en Antioquia; La Plata en Huila. También hay yacimientos en Caldas y Tolima.
En Colombia la primera fundición del mineral del hierro se realizó en La Pradera (Cundinamarca) en 1923. Hoy cuenta el país con otras siderúrgicas:
Acerías Paz de Río
Los principales yacimientos de hierro en Colombia se encuentran en Belencito y Samacá (Boyacá); Pacho, Subachoque, Nemocón, Zipaquirá (Cundinamarca); Amagá en Antioquia; La Plata en Huila. También hay yacimientos en Caldas y Tolima.
En Colombia la primera fundición del mineral del hierro se realizó en La Pradera (Cundinamarca) en 1923. Hoy cuenta el país con otras siderúrgicas:
Acerías Paz de Río
Ubicada en Belencito (Boyacá), el mineral contiene un 50% de hierro cerca de una región carbonífera y de canteras calizas y caídas de agua para generar energía eléctrica. Paz de Río actualmente produce alambres, barras, rieles, estructuras para edificios, herramientas, láminas galvanizadas.
La Siderúrgica de Medellín
Produce tuberías, hojalata, piezas para industria automotriz, maquinaria para ingenios azucareros.
Produce tuberías, hojalata, piezas para industria automotriz, maquinaria para ingenios azucareros.
Siderúrgica del Pacífico
En Cali fabrica aceros especiales, platinas, varillas, etc.
En Cali fabrica aceros especiales, platinas, varillas, etc.
La del Muña
En Soacha (Cundinamarca), con producción de hierro para construcción y aceros.
En Soacha (Cundinamarca), con producción de hierro para construcción y aceros.
Cobre
Después del hierro, el cobre es el metal más útil en la
industria. Se emplea para fabricar conductores eléctricos, utensilios
domésticos y aleaciones para obtener latones y bronce. Colombia tiene ricos
yacimientos de cobre en Tolima, Boyacá, Cauca, Chocó, Nariño, Cundinamarca,
Santander, La Guajira y Antioquia.
Cinc
Se explota en Junín (Cundinamarca). Hay yacimientos también
en Tolima, Caldas, Santander.
Plomo
El plomo se presenta mezclado con oro y plata. Es un metal
muy pesado, de color gris azuloso; se usa en la fabricación de tubos de
cañerías y balas, etc. Hay yacimientos de plomo en Antioquia y Tolima (minas
del distrito Fresno-Mariquita-Falán y de El Sapo), los yacimientos de Zapatoca,
en Santander, también hay en Cundinamarca y Boyacá; en este departamento se
explota, especialmente en la ciudad de Soatá.
Mercurio
El mercurio (en Aranzazu, Caldas) y el bario (Santander y
Norte de Santander).
Cercha en pirámide
Introducción
Este análisis se realizó para entender la máxima carga soportable presentes en estructuras de esta forma y en los nodos ¨cartelas¨.
Materiales para la Fabricación de las cercha
Se utilizó papel periódico para las vigas, el tamaño diseñado 110mm de largo y 10mm de diámetro, Silicona utilizada para los nodos y adicional a esto utilizamos un engrudo a base de colbon y agua para darle mayor resistencia.
Diseño en CAD
Análisis de las cercha
Se utilizó universal testing machine (maquina universal de ensayos) para que trabajara a compresión ejerciendo Kg f (kilogramos fuerza); se realizaron dos pruebas una de ellas con cuatro cerchas unidas esto para determinar máxima compresión en conjunto antes de deformarse y otra con una sola cercha para experimentar si una resistía un cuarto de la deformación resistida por el conjunto de cerchas.
Resultados
Al comprimir el conjunto de cerchas nos arrojó un valor antes de deformarse de 98 Kg f, al comprimir una sola antes de deformase resistió 22 Kg f.
Análisis de resultados
Al ver la teoría de que una de ellas resistiese un cuarto de la carga experimentalmente no fue aseverado ya que un cuarto de la carga resistida antes de deformarse por la cercha en conjunto es de 24.5 Kg f y la de la cercha única fueron de 22 Kg f , esta diferencia pudo a ver sido ocasionada por varios factores uno de ellos la similitud entre las cerchas y la cantidad de silicona para unirlas aun así no fue un valor tan alejado esto nos hace entender que la teoría de que resista un cuarto si es posible
(Cercha en conjunto) (Cercha única)
Análisis de cerchas estáticamente
Con ayuda de forcéeffect determinamos las fuerzas y la barra horizontal está a tención y las otras dos a compresión
Ficha tecnica del Acero 4140
Es un acero medio carbono aleado con cromo y molibdeno de alta templabilidad y buena resistencia a la fatiga, abrasión e impacto. Este acero puede ser nitrurado para darle mayor resistencia a la abrasión. Es susceptible al endurecimiento por tratamiento térmico
Leer en:
Estructura cristalina de los metales.
Toda sustancia puede encontrarse en tres estados de agregación: Sólido, líquido y gaseoso. Aunque se menciona en varias bibliografías un cuarto estado: plasma
donde se requieren altas temperaturas (de decenas de miles de grados),
donde la sustancia gaseosa pasa a estado plasma que se caracteriza por
el desarrollo del proceso de ionización, hasta llegar a la destrucción
total de la capa electrónica de los átomos.
La sustancia sólida sometida a la acción de las fuerzas de la gravedad
conserva su forma, mientras que la líquida se extiende y toma la forma
del recipiente que la contiene. Esta definición es insuficiente para
caracterizar el estado de la sustancia.
Así por ejemplo, el vidrio sólido, si se calienta, va
ablandándose y pasa poco a poco al estado líquido. La transición inversa
también será completamente suave; el vidrio líquido, a medida que se
baja la temperatura se va haciendo cada vez más espeso hasta que
finalmente se solidifica. En el vidrio no existe una temperatura
determinada de transición del estado líquido a sólido, tampoco existen
temperaturas o puntos de cambio brusco de sus propiedades. Por esto es
normal considerar el vidrio "sólido" como un líquido sumamente espeso
Comparación entre los 3 estados de agregación en los metales
En los gases no existe una distribución regular de las partículas (átomos y moléculas) ; sus partículas se mueven caóticamente , chocan unas con otras y el gas tiende a ocupar el mayor volumen posible.
En los sólidos existe un orden determinado, regular, de
distribución de los átomos, las fuerzas de atracción y repulsión mutua
están en equilibrio y el sólido conserva su forma.
En los líquidos las partículas conservan únicamente el llamado
orden próximo, es decir, en el espacio está distribuida regularmente una
cantidad pequeña de átomos, y no los átomos de todo el volumen
como en los sólidos. Esta ordenación próxima es inestable: puede
aparecer o desaparecer por acción de las oscilaciones térmicas de gran energía.
Por lo tanto el estado líquido es una especie de estado intermedio entre el sólido y el gaseoso, este fenómeno se llama sublimación.
La distribución regular de las partículas en el espacio
caracteriza el estado cristalino. Por esto el estado cristalino y el
estado sólido son sinónimos en la física.
En el Siguiente link se muestra más información acerca de la estructura cristalina de los metales
Articulos
Influencia del Calor Aportado y Metal de Aporte Sobre las Propiedades Mecánicas y la Microestructura de Juntas Soldadas por FCAW de Acero Microaleado de Alta Resistencia
RESUMEN
Actualmente, los aceros microaleados son ampliamente utilizados en reemplazo de los aceros al C y C-Mn por sus ventajas en cuanto a propiedades mecánicas, resistencia a la corrosión y soldabilidad, permitiendo una reducción de peso de los vehículos y estructuras sin detrimento de su resistencia. Cuando estos aceros son soldados, el ciclo térmico de la soldadura provoca cambios microestructurales que modifican sus propiedades originales. El calor aportado (HI: heat input) es una de las principales variables a tener en cuenta cuando se evalúan estas modificaciones. Las propiedades finales de la unión soldada también se definen por el tipo de consumible utilizado. El objetivo de este trabajo es analizar las propiedades mecánicas y la microestructura de juntas soldadas a tope de un acero microaleado con dos grados de metal de aporte y diferentes HI. Como resultado del trabajo se observó un aumento considerable de tamaño de grano en la ZAC adyacente a la línea de fusión para todas las condiciones, siendo este efecto más marcado cuando se soldó con alto HI; y un ablandamiento en la ZAC de grano fino. Prácticamente se mantuvieron los valores de resistencia a la tracción al soldar con ambos consumibles, con un mejor desempeño cuando se soldó con bajo HI. La tenacidad en la ZAC mejoró con la disminución del HI.
ABSTRACT
Currently, microalloyed high strength steels are being widely used to replace C and C-Mn steels for their advantages in terms of mechanical properties, corrosion resistance and weldability, allowing weight reduction of vehicles and structures without impairing their strength. When these steels are welded, the welding heat cycle causes microstructural changes that alter their original properties. The heat input (HI: heat input) is one of the main variables to consider when these modifications are evaluated. The final properties of the welded joint are also defined by the type of consumable used. The aim of this paper is to analyze the mechanical properties and microstructure of a butt welded microalloyed steel with two filler metal grades and different HI. A considerable increase grain size in the heat affected coarse grain zone, especially for high HI; and a softening in fine grain zone were observed. The values of tensile strength at both welding consumables remained basically unaltered, with better performance when welded with low HI. The toughness in the HAZ was improved when the HI decreased.
Palavras-Chave: Key-words: Microalloyed steels; Mechanical properties; Microstructure; Welded joint; Cored wire
Leer en:
Acero de Refuerzo Bar (Barras de refuerzo) - Una guía a la tracción de Pruebas
Resumen
Acero barra de refuerzo o barras de refuerzo, está incrustado en concreto para mejorar la fuerza general del hormigón que rodea ello. Existen normas productos materiales para ayudar a garantizar que barras de refuerzo producido en todo el mundo exhibe la misma física, química y propiedades mecánicas independientemente de la fuente. Ensayos mecánicos adecuada es entonces necesario para determinar si la barra de refuerzo cumple su publica especificaciones, asegurando la calidad del producto.
Abstract
Steel reinforcing bar, or rebar, is embedded in concrete to improve the overall strength of the concrete that surrounds it. Material products standards exist to help ensure that rebar produced throughout the world exhibits the same physical, chemical, and mechanical properties regardless of the source. Proper mechanical testing is then necessary
for determining if the rebar meets its published specifications, ensuring the quality of the product.
Leer en:
LOCALIZACIÓN DE LA DEFORMACIÓN DURAN TE UN ENSAYO DE TRACCIÓN: RESULTADOS EXPERIMENTALES Y NUMÉRICOS
RESUMEN
La curva tensión-deformación de un materi al se determina a partir de la curva fuerza-desplazamiento del ensayo de tracción hasta el punto de fuerza máxima, asumiendo que no se ha producido localización alguna de las deformaciones. Sin embargo, tanto la localización de la deformación como la rotura en un en sayo de tracción siguen siendo fenómenos sin una completa explicación. En este artículo se han estudiado la estricción y rotura en probetas planas. Se ha realizado una campaña experimental de ensayos de tracción extensamente instrumentados sobre acero perlítico. Un sistema de extensometría óptica ha permitido obtener los mapas de deformación en la superficie de las probetas durante todo el ensayo. Los ensayos se han reproducido numéricamente para estudiar los mecan ismos de localización y rotura. Se ha comprobado que los fenómenos de estricción son muy sensibles a las imperfecciones de la probeta, pudiendo éstas resultar críticas a la hora de obtener la curva tensión-deformación e incluso el mecanismo de rotura.
ABSTRACT
The stress-strain curve of a material is usually obtained from the load-displacement curve measured during a tensile test, assuming no strain localization in the specimen up to maximum load. However, strain localization and material failure as well, are two phenomena not fully explained up to date. Failure and strain localization on plane tensile specimens has been studied in this work. A deeply instrumented experimental benchmark on pearlitic steel has been developed. Surface strain fields have been recorded throughout the tests, using an optical extensometer, and showing the strain localization and failure processes. The tests have been numerically modelled for a deeper analysis. Preliminary results show a substantial influence of geometrical specimen defects on the strain localization phenomena, and may result critical on the stress-strain curves obtained and in the failure mechanisms as well.
Leer en:
Ficha tecnica del Acero 4140
Es un acero medio carbono aleado con cromo y molibdeno de alta templabilidad y buena resistencia a la fatiga, abrasión e impacto. Este acero puede ser nitrurado para darle mayor resistencia a la abrasión. Es susceptible al endurecimiento por tratamiento térmico
Leer en:Estructura cristalina de los metales.
Toda sustancia puede encontrarse en tres estados de agregación: Sólido, líquido y gaseoso. Aunque se menciona en varias bibliografías un cuarto estado: plasma
donde se requieren altas temperaturas (de decenas de miles de grados),
donde la sustancia gaseosa pasa a estado plasma que se caracteriza por
el desarrollo del proceso de ionización, hasta llegar a la destrucción
total de la capa electrónica de los átomos.
La sustancia sólida sometida a la acción de las fuerzas de la gravedad
conserva su forma, mientras que la líquida se extiende y toma la forma
del recipiente que la contiene. Esta definición es insuficiente para
caracterizar el estado de la sustancia.
Así por ejemplo, el vidrio sólido, si se calienta, va
ablandándose y pasa poco a poco al estado líquido. La transición inversa
también será completamente suave; el vidrio líquido, a medida que se
baja la temperatura se va haciendo cada vez más espeso hasta que
finalmente se solidifica. En el vidrio no existe una temperatura
determinada de transición del estado líquido a sólido, tampoco existen
temperaturas o puntos de cambio brusco de sus propiedades. Por esto es
normal considerar el vidrio "sólido" como un líquido sumamente espeso
Comparación entre los 3 estados de agregación en los metales
En los gases no existe una distribución regular de las partículas (átomos y moléculas) ; sus partículas se mueven caóticamente , chocan unas con otras y el gas tiende a ocupar el mayor volumen posible.
En los sólidos existe un orden determinado, regular, de
distribución de los átomos, las fuerzas de atracción y repulsión mutua
están en equilibrio y el sólido conserva su forma.
En los líquidos las partículas conservan únicamente el llamado
orden próximo, es decir, en el espacio está distribuida regularmente una
cantidad pequeña de átomos, y no los átomos de todo el volumen
como en los sólidos. Esta ordenación próxima es inestable: puede
aparecer o desaparecer por acción de las oscilaciones térmicas de gran energía.
Por lo tanto el estado líquido es una especie de estado intermedio entre el sólido y el gaseoso, este fenómeno se llama sublimación.
La distribución regular de las partículas en el espacio
caracteriza el estado cristalino. Por esto el estado cristalino y el
estado sólido son sinónimos en la física.
En el Siguiente link se muestra más información acerca de la estructura cristalina de los metales
Articulos
Influencia del Calor Aportado y Metal de Aporte Sobre las Propiedades Mecánicas y la Microestructura de Juntas Soldadas por FCAW de Acero Microaleado de Alta Resistencia
RESUMEN
Actualmente, los aceros microaleados son ampliamente utilizados en reemplazo de los aceros al C y C-Mn por sus ventajas en cuanto a propiedades mecánicas, resistencia a la corrosión y soldabilidad, permitiendo una reducción de peso de los vehículos y estructuras sin detrimento de su resistencia. Cuando estos aceros son soldados, el ciclo térmico de la soldadura provoca cambios microestructurales que modifican sus propiedades originales. El calor aportado (HI: heat input) es una de las principales variables a tener en cuenta cuando se evalúan estas modificaciones. Las propiedades finales de la unión soldada también se definen por el tipo de consumible utilizado. El objetivo de este trabajo es analizar las propiedades mecánicas y la microestructura de juntas soldadas a tope de un acero microaleado con dos grados de metal de aporte y diferentes HI. Como resultado del trabajo se observó un aumento considerable de tamaño de grano en la ZAC adyacente a la línea de fusión para todas las condiciones, siendo este efecto más marcado cuando se soldó con alto HI; y un ablandamiento en la ZAC de grano fino. Prácticamente se mantuvieron los valores de resistencia a la tracción al soldar con ambos consumibles, con un mejor desempeño cuando se soldó con bajo HI. La tenacidad en la ZAC mejoró con la disminución del HI.
ABSTRACT
Currently, microalloyed high strength steels are being widely used to replace C and C-Mn steels for their advantages in terms of mechanical properties, corrosion resistance and weldability, allowing weight reduction of vehicles and structures without impairing their strength. When these steels are welded, the welding heat cycle causes microstructural changes that alter their original properties. The heat input (HI: heat input) is one of the main variables to consider when these modifications are evaluated. The final properties of the welded joint are also defined by the type of consumable used. The aim of this paper is to analyze the mechanical properties and microstructure of a butt welded microalloyed steel with two filler metal grades and different HI. A considerable increase grain size in the heat affected coarse grain zone, especially for high HI; and a softening in fine grain zone were observed. The values of tensile strength at both welding consumables remained basically unaltered, with better performance when welded with low HI. The toughness in the HAZ was improved when the HI decreased.
Palavras-Chave: Key-words: Microalloyed steels; Mechanical properties; Microstructure; Welded joint; Cored wire
Acero de Refuerzo Bar (Barras de refuerzo) - Una guía a la tracción de Pruebas
Resumen
Acero barra de refuerzo o barras de refuerzo, está incrustado en concreto para mejorar la fuerza general del hormigón que rodea ello. Existen normas productos materiales para ayudar a garantizar que barras de refuerzo producido en todo el mundo exhibe la misma física, química y propiedades mecánicas independientemente de la fuente. Ensayos mecánicos adecuada es entonces necesario para determinar si la barra de refuerzo cumple su publica especificaciones, asegurando la calidad del producto.
Abstract
Steel reinforcing bar, or rebar, is embedded in concrete to improve the overall strength of the concrete that surrounds it. Material products standards exist to help ensure that rebar produced throughout the world exhibits the same physical, chemical, and mechanical properties regardless of the source. Proper mechanical testing is then necessary
for determining if the rebar meets its published specifications, ensuring the quality of the product.
Leer en:
LOCALIZACIÓN DE LA DEFORMACIÓN DURAN TE UN ENSAYO DE TRACCIÓN: RESULTADOS EXPERIMENTALES Y NUMÉRICOS
RESUMEN
La curva tensión-deformación de un materi al se determina a partir de la curva fuerza-desplazamiento del ensayo de tracción hasta el punto de fuerza máxima, asumiendo que no se ha producido localización alguna de las deformaciones. Sin embargo, tanto la localización de la deformación como la rotura en un en sayo de tracción siguen siendo fenómenos sin una completa explicación. En este artículo se han estudiado la estricción y rotura en probetas planas. Se ha realizado una campaña experimental de ensayos de tracción extensamente instrumentados sobre acero perlítico. Un sistema de extensometría óptica ha permitido obtener los mapas de deformación en la superficie de las probetas durante todo el ensayo. Los ensayos se han reproducido numéricamente para estudiar los mecan ismos de localización y rotura. Se ha comprobado que los fenómenos de estricción son muy sensibles a las imperfecciones de la probeta, pudiendo éstas resultar críticas a la hora de obtener la curva tensión-deformación e incluso el mecanismo de rotura.
RESUMEN
La curva tensión-deformación de un materi al se determina a partir de la curva fuerza-desplazamiento del ensayo de tracción hasta el punto de fuerza máxima, asumiendo que no se ha producido localización alguna de las deformaciones. Sin embargo, tanto la localización de la deformación como la rotura en un en sayo de tracción siguen siendo fenómenos sin una completa explicación. En este artículo se han estudiado la estricción y rotura en probetas planas. Se ha realizado una campaña experimental de ensayos de tracción extensamente instrumentados sobre acero perlítico. Un sistema de extensometría óptica ha permitido obtener los mapas de deformación en la superficie de las probetas durante todo el ensayo. Los ensayos se han reproducido numéricamente para estudiar los mecan ismos de localización y rotura. Se ha comprobado que los fenómenos de estricción son muy sensibles a las imperfecciones de la probeta, pudiendo éstas resultar críticas a la hora de obtener la curva tensión-deformación e incluso el mecanismo de rotura.
ABSTRACT
The stress-strain curve of a material is usually obtained from the load-displacement curve measured during a tensile test, assuming no strain localization in the specimen up to maximum load. However, strain localization and material failure as well, are two phenomena not fully explained up to date. Failure and strain localization on plane tensile specimens has been studied in this work. A deeply instrumented experimental benchmark on pearlitic steel has been developed. Surface strain fields have been recorded throughout the tests, using an optical extensometer, and showing the strain localization and failure processes. The tests have been numerically modelled for a deeper analysis. Preliminary results show a substantial influence of geometrical specimen defects on the strain localization phenomena, and may result critical on the stress-strain curves obtained and in the failure mechanisms as well.
Leer en:
Leer en:
