Ingeniera Civil Mecánica / Este estudio se realizó en el Centro Avanzado de Manufactura [AMRC], Universidad de Sheffield, Reino Unido, dentro de su programa Proving Factory, que busca dar soporte a las industrias para optimizar sus procesos de mecanizado. Tata Steel, la empresa asesorada, financió los experimentos y proporcionó los aceros. El objetivo de este trabajo es obtener una baja rugosidad mediante el torneado, menor a 0,4 µm y así eliminar un segundo proceso, el rectificado, considerando tres tipos de aceros: de alta resistencia 300M e inoxidables 410 y PH13-8Mo. Los ensayos para determinar el efecto de los parámetros de corte, la geometría, el material del inserto y el desgaste sobre la rugosidad se clasificaron en 5 grupos. El primero es un análisis del desgaste en el tiempo, con los materiales en condición blanda. En los siguientes grupos, la condición fue dura. En el segundo se probaron 6 insertos con distintas geometrías y materiales de corte aplicados en el acero PH13-8Mo. Las menores rugosidades se obtuvieron con la geometría wiper (radios de nariz múltiples). Conforme al desempeño, se escogió el mejor carburo con radio 1,6 mm y el cermet de radio 0,8 mm, los cuales fueron posteriormente probados en los otros dos materiales. En el tercer grupo se hicieron combinaciones de tasas de alimentación y velocidades de corte con el fin de evaluar las tendencias de 5 características: rugosidad, productividad, fuerzas, condición del inserto y morfología de la viruta. Se asignaron puntajes y ponderaciones a las medidas, lo que permitió visualizar tendencias. A partir de resultados anteriores, en el cuarto grupo se determinó, para cada material, el inserto de mejor desempeño entre los considerados, y la velocidad V15 (para una vida útil del inserto de 15 minutos). En el quinto grupo se buscó establecer una correlación entre las mediciones de desgaste del inserto y rugosidad de la pieza, sin resultado satisfactorio. Por último se hizo un estudio comparativo de los precios, considerando la productividad y otros factores. Se concluye que la tasa de alimentación es el factor que más afecta la rugosidad; con valores menores se consigue un mejor acabado superficial, sin embargo valores muy bajos disminuyen la calidad. Mayores velocidades de corte son mejores en términos de la rugosidad, pero también existe un límite. Menores radios de los insertos producen resultados más dispersos a distintas tasas de alimentación. La geometría wiper es una gran mejora, pues consigue bajas rugosidades, incluso a altas tasas de alimentación. Por otra parte, al mecanizar materiales más duros, disminuye la vida de la herramienta y su V15, es costoso, por la baja productividad o, en su defecto, por el precio de los insertos. Para cada material se estableció el inserto más adecuado entre los considerados aquí. Para el acero 410, el carburo a 380 m/min, PH13-8Mo carburo a 305 m/min, aunque con este valor la rugosidad es cercana a 0,5 µm. Para el material 300M, CBN ya sea en seco o con refrigerante a velocidades de 305 y 320 m/min respectivamente. Si bien estos insertos tienen un elevado valor, se recomiendan por su alta productividad.

Ingeniero Civil / El presente trabajo es de carácter analítico y tiene como objetivo entregar recomendaciones de diseño para una conexión de momento viga-columna que usa perfiles T soldados, como parte del proyecto Fondecyt de Iniciación en Investigación 11090196. Para lograr este propósito se realiza un modelo 3D de elementos finitos sometido a desplazamientos controlados, realizado en Ansys 14, el cual entrega las deformaciones y tensiones en las zonas de interés del perfil T soldado. Se modelan diez configuraciones geométricas diferentes, con la idea de reproducir los modos de falla predichos por FEMA 350. Se compara los valores del modelo 3D con las ecuaciones vistas en FEMA 350 y con ensayos cíclicos realizados en paralelo en el marco de una tesis de magíster en ingeniería sísmica de la Facultad. En adición a los diez modelos, se replica la geometría de un ensayo monotónico realizado en la Facultad, entregando valores y modo de falla similares. Los modelos realizados en Ansys 14, representan adecuadamente el valor último de los modos de falla asociados al alma, no así los que tienen que ver con los pernos a tracción. Los valores entregados por FEMA 350 subestiman la capacidad de los perfiles sometidos a cargas cíclicas que fallan por fractura de pernos a tracción. En ningún modelo se observa fallas en las soldaduras, y los pernos a corte del alma se encuentran dentro de los rangos esperados de tensiones. Como recomendaciones de diseño se tiene que la T debe tener relaciones de espesor entre ala y alma bajas, esto permite que el ala trabaje y disipe energía, permita grandes rotaciones y así hacer trabajar al perfil completo. Finalmente, se recomienda refinar el modelo por el lado de las leyes constitutivas de los materiales y el protocolo de carga utilizado.

Ingeniero Civil Químico / Este estudio consistió en determinar el efecto de la hidrodinámica en la corrosión de acero al carbono en soluciones con concentraciones de NaCl en el rango 0,01-0,1 M. Para esto se fabricó una celda en acrílico en la cual se colocó una placa de acero rectangular. La forma triangular del canal de la celda permite tener un gradiente de velocidades sobre la placa de acero. Se realizó un estudio cualitativo fotografiando las placas rectangulares de acero antes y después de ser corroídas. Se utilizó SEM-EDS para el análisis de la superficie del acero sin corroer y después de ser corroído, lo que permitió observar y contar los picados y las inclusiones compuestas de Mn, Al, Ca, S, O y Fe. Para comparar cuantitativamente la velocidad de corrosión entre las placas se contó el número de núcleos de corrosión a simple vista y el número de picados utilizando las microfotografías tomadas por una cámara digital conectada a un microscopio óptico. A partir de las mediciones se determinó que el número de picados disminuye con el aumento de la velocidad del fluido y que hay, además, una velocidad crítica sobre la cual la formación de picaduras se inhibe completamente. Se determinó que la velocidad crítica se encuentra en el rango 1-2,5 [m/s], sin embargo no se observó una dependencia clara de esta velocidad crítica en función de la concentración de NaCl. Esta velocidad crítica es similar a la medida en otros metales, lo que lleva a concluir que la inhibición o disminución de la corrosión se debe a la rápida repasivación producto de la alta transferencia de masa entre la superficie y la solución de los reactantes (oxígeno) y productos de corrosión.

En el presente trabajo de título se estudió la factibilidad de endurecer superficialmente un acero al carbono por deposición de ferro-aleaciones, mediante la utilización de electrodescarga (ESD). El ESD se puede describir como un proceso de microsoldadura de tipo pulsante, en el cual se transfiere material desde un ánodo (electrodo) hacia una pieza de trabajo (substrato) mediante pulsos de corriente de corta duración y alta intensidad. La deposición se realizó manualmente mediante un dispositivo rotatorio fabricado localmente. Se fabricaron ánodos cilíndricos, de 5 mm de diámetro y de 50 mm de longitud, aproximadamente, empleando las siguientes aleaciones ferrosas: de boro, de molibdeno, de cromo y de titanio. Las distintas ferro-aleaciones se mezclaron con grafito en dos porcentajes: estequiométrico y mayor al estequiométrico. Las ferro-aleaciones y el grafito se molieron hasta un tamaño de polvo de 53 µm aproximadamente; después, se compactaron a una presión de 2070 MPa y se sinterizaron a 900 °C. Las ferro-aleaciones se depositaron sobre un acero SAE 1020, usando un voltaje de 100 V y una atmósfera protectora de argón. Las capas depositadas se caracterizaron mediante micrografías y macrografías ópticas, microdureza Vickers y difracción de rayos X (DRX). Las macrografías mostraron que las superficies del depósito resultaron rugosas e irregulares, características del proceso ESD. Las micrografías mostraron un espesor de capa irregular cuyo valor promedio, dependiendo de la ferro-aleación, estuvo entre 62 y 233 µm. La microdureza de las capas se midió a temperatura ambiente y luego de un calentamiento a 600 °C en un horno con atmósfera de argón, encontrándose en ambos casos un endurecimiento desde el substrato hasta la superficie de la capa depositada. Los valores obtenidos estuvieron entre 7,5 y 11 veces el valor nominal del substrato (176 HV). Los análisis de DRX, dependiendo de la ferro-aleación aplicada, mostraron entre otros compuestos, en la capa depositada la presencia de Carburo de Hierro (Fe7C3), Boruro de Hierro (Fe0,91B0,09), Carburo Hierro Cromo (Cr1,75Fe5,25C3), Óxido de Carburo de Titanio (TiC0,32O0,46) y Carburo de Titanio (Ti2C), los cuales se formaron durante la aplicación del proceso ESD. Se concluyó que es posible endurecer superficialmente el acero SAE 1020 mediante la deposición de ferro-aleaciones por ESD. La dureza de las capas depositadas se mantuvo inclusive al someterlas a una temperatura de 600 °C.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil / Con el fin de reducir los tiempos de construcción y aumentar la productividad para ahorrar costos en obras de hormigón armado (H.A), se han desarrollado diversos métodos para prefabricar refuerzo de barras de acero, como por ejemplo aquellos que reemplazan las amarras de alambre por puntos de soldadura. La normativa vigente utilizada en Chile para el diseño de estructuras de H.A. sismo-resistentes no permite la soldadura de barras como medio de fijación a la vez que los ingenieros poseen escasa información sobre el efecto de la soldadura por puntos en la resistencia y ductilidad de las barras de acero de refuerzo, así como en su comportamiento ante solicitaciones cíclicas. Por lo tanto, es necesario recabar y generar información con respecto a la práctica ya mencionada. Las investigaciones presentadas en este trabajo en elementos de H.A. con refuerzo prefabricado con puntos de soldadura, así como en probetas de barras de refuerzo con barras transversales soldadas, concluyen que para ciertas aplicaciones y bajo ciertas condiciones el uso de soldadura como medio de fijación podría practicarse en estructuras sismo resistentes. El trabajo experimental incluido en esta memoria consiste en someter probetas de barras de acero soldable (φ16 y φ22) con barras transversales (φ10 y φ12 respectivamente) fijadas mediante un punto de soldadura a ensayos de tracción, y barras de acero soldable (φ16) con una barra transversal (φ10) fijada mediante un punto de soldadura a ensayos cíclicos de amplitud constante (4%) con relación de aspecto Largo/Diámetro=6 (L/D=6) para restringir el efecto del pandeo. Con este protocolo de ensayo se pretende ver en qué medida la soldadura por puntos afecta la resistencia y ductilidad de las barras de acero de refuerzo, así como en la vida a la fatiga de bajos ciclos y capacidad de disipación de energía. Los resultados de los ensayos de tracción revelan que la soldadura por puntos no afecta en mayor medida las propiedades mecánicas del acero de refuerzo. Los resultados de los ensayos cíclicos evidenciaron en primer lugar que no existen mayores diferencias en la vida a la fatiga de bajos ciclos y en la capacidad de disipación energía entre barras de acero soldable y barras tradicionales. En segundo lugar, se observó que barras sin soldadura y barras con crucetas soldadas no presentan grandes diferencias en cuanto a energía disipada y vida a la fatiga de bajos ciclos.