Spelling suggestions: "subject:"ciencia dde los materiales"" "subject:"ciencia dee los materiales""
11 |
Optimización microestructural de los aceros y fundiciones de alto cromo utilizados en la fabricación de cilindros de laminaciónFernández Pariente, Inés 27 January 2005 (has links)
Los cilindros de laminación de los trenes de bandas en caliente trabajan bajo unas severas condiciones de servicio, teniendo que soportar fuertes desgastes y fenómenos de fatiga térmica que provocan la aparición de grietas superficiales. Las propiedades exigidas a la región superficial de la tabla de estos cilindros (resistencia al desgaste, a la oxidación, a la fatiga térmica, etc.) son muy diferentes de las requeridas en el interior de los mismos (resistencia mecánica y tenacidad especialmente), por lo que se utilizan normalmente los cilindros bimetálicos. Las propiedades finales de estos materiales dependen tanto de su composición química como del tratamiento térmico suministrado. En este trabajo de investigación se han pretendido obtener los tratamientos térmicos óptimos de dos calidades diferentes de materiales, un acero alto en cromo y una fundición blanca alta en cromo, utilizados en la capa de los cilindros de los trenes de bandas en caliente. Para ello se ha evaluado el efecto de la variación de las temperaturas y los tiempos de permanencia en el horno sobre la microestructura y la dureza de estos productos. Finalmente, una vez definidos los tratamientos térmicos óptimos, se determinó el comportamiento de estos productos ante solicitaciones más próximas a las de servicio, como la compresión en caliente, la fractura en presencia de grietas, oxidación y desgaste.
|
12 |
Investigación y modelización de la adherencia, el desgaste y la fenomenología de daño asociada a la rodadura en contactos rueda-carril de aceros al carbono y bainíticosSalas Vicente, Fidel 24 June 2015 (has links)
[EN] Despite the huge quantity of investigations carried out on the wheel-rail contact problem, a lot of questions remains, and the variability of the data found by various authors doesn't help to improve the situation, making harder the finding of behaviour rules and the selection of new materials.
In this Thesis, a new twin-disc testing machine has been employed in order to stablish the level of adherence that can be expected in a wide range on normal load and sliding conditions, both in clean and oil or water-contaminated surfaces. At he same time a complete characterization, in the mentioned range of conditions, has been obtanined for the consequences of rolling with respect to the test discs wear and the changes they suffer, including plastic deformation and its consequences (hardening and cracking due to exhaustion of plasticity) and other alterations of the surface as their look or roughness.
Having a big quantity of results has allowed the identification of empirical relationships between the control variables of the tests (normal load and sliding) and adhesion, the wear rate and the other results obtained from the various contact conditions (surface clean, with water or with oil) so that you have a clear view of the influence of the control variables on the transmission of stresses in rolling ,wear and changes which occur on the surface of the materials in contact.
In the study both plain carbon steels and steels with a bainitic hardening treatment have been used. This has allowed the study of the advantages and disadvantages of each material and see how bainitic steels provide a similar level of adhesion but with a worse response to wear, not being, in principle, a viable alternative to current rail steels. / [ES] Pese a la gran cantidad de investigaciones llevadas a cabo sobre el contacto rueda-carril en vehículos ferroviarios, son muchas las incógnitas que aún persisten y la variabilidad de los resultados encontrados por distintos autores no ayuda a mejorar la situación, dificultando el establecimiento de reglas de comportamiento y la selección de nuevos materiales.
En esta Tesis se ha usado un nuevo equipo de ensayos de discos gemelos para establecer los niveles de adherencia que pueden esperarse en un amplio rango de condiciones de carga normal y deslizamiento, tanto con las superficies limpias como en presencia de agua o aceite. Al mismo tiempo se ha obtenido una caracterización completa, en el rango de condiciones mencionado, de las consecuencias de la rodadura en lo referente al desgaste que soportan los discos y a los cambios que sufren en cuanto a la aparición de deformaciones plásticas, sus consecuencias (endurecimiento y aparición de grietas por agotamiento de la plasticidad) y otras alteraciones de la superficie como su aspecto o la rugosidad.
Disponer de una gran cantidad de resultados ha permitido establecer relaciones empíricas entre las variables de control de los ensayos (carga normal y deslizamiento) y la adherencia, la velocidad de desgaste y el resto de resultados obtenidos en las distintas condiciones de contacto (superficie limpia, con agua o con aceite), de forma que se dispone de una clara visión de la influencia de las variables de control sobre la transmisión de esfuerzos en rodadura, el desgaste y los cambios que tienen lugar en la superficie de los materiales en contacto.
En el estudio se han usado tanto aceros al carbono como acero con tratamiento bainítico de endurecimiento. Ello ha permitido estudiar las ventajas e inconvenientes de cada uno de ellos y comprobar como los aceros bainíticos proporcionan un nivel de adherencia similar pero con una peor respuesta frente al desgaste, no siendo en principio una alternativa viable a los actuales aceros ferroviarios. / [CAT] Pese a la gran cantitat d'investigacions duts a terme sobre el contacte roda-carril en vehículs ferroviaris, son moltes les incògnites que encara persistixen i la variabilitat dels resultats trobats per distints autors no ajuda a millorar la situació, dificultant l'establiment de regles de comportament i la selecció de nous materials.
En esta Tesis s'ha usat un nou equip d'assaigs de discs bessons per a establir els nivells d'adherència que poden esperar-se en un ample ranc de condicions de carrega normal i lliscada, tant amb les superfícies netes com en presencia d'aigua o oli. Al mateix temps, s'ha obtingut una caracterisació completa, en el ranc de condicions mencionat, de les conseqüències de la rodament en lo referent al desgast que soporten els discs i als canvis que patixen en quant a l'aparició de deformacions plàstiques, les seues conseqüencies (enduriment i aparició de clavilles per exhauriment de la plasticitat) i atres alteracions de la superfície com el seu aspecte o la rugositat.
Dispondre d'una gran cantitat de resultats ha permés establir relacions empíriques entre les variables de control dels assaigs (carrega normal i lliscada) i l'adheréncia, la velocitat de desgast i la resta de resultats obtinguts en les distintes condicions de contacte (superfície neta, amb aigua o amb oli), de forma que es dispon d'una clara visió de l'influencia de les variables de control sobre la transmissió d'esforços en rodament, el desgast i els canvis que tenen lloc en la superfície dels materials en contacte.
En l'estudi s'han amprat tant acers al carbono com acer amb tractament bainític d'enduriment. Això ha permés estudiar les ventages i inconvenients de cada un d'ells i comprovar com els acers bainítics proporcionen un nivell d'adheréncia similar pero en una pijor resposta front al desgast, no sent en principi una alternativa viable als actuals acers ferroviaris. / Salas Vicente, F. (2015). Investigación y modelización de la adherencia, el desgaste y la fenomenología de daño asociada a la rodadura en contactos rueda-carril de aceros al carbono y bainíticos [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/52182 / TESIS
|
13 |
Desarrollo y caracterización de recubrimientos MCrAlY obtenidos mediante técnicas láser para aplicaciones de barrera térmica en aceros inoxidablesPereira Falcón, Juan Carlos 10 July 2015 (has links)
[EN] The coaxial laser cladding process is an excellent tool to obtain quality coatings, achieving complete melting and deposition of alloys with high melting point on complex 3D surfaces. In this work we have studied the coaxial laser cladding parameters for MCrAlY coatings (where M = Ni, Co, Fe or combinations of these), commonly used as bond coats in thermal barrier systems, among them: NiCoCrAlYTa, NiCoCrAlY, NiCrAlY and CoNiCrAlY; selecting the laser parameters that allow to obtain overlapping coatings with adequate geometrical aspect ratio, minimum dilution, low porosity and good metallurgical bond with the austenitic stainless steel substrate, by using a 2.2 kW Nd:YAG laser equipment and coaxial head with annular nozzle.
The laser coatings have been characterized using various microstructural tech-niques, to identify their constituent phases and the type of microstructure obtained with coaxial laser processing. The mechanical properties were determined by three-point bending tests as well as micro hardness and nanoindentation tests. The high temperature oxidation behavior of the laser coatings and austenitic stainless steel substrate were studied through isothermal oxidation tests at 1100 ºC. The morphology and chemical composition of the oxidized surface were evaluated in detail. The oxidation kinetics and the thermal growth oxide scale, thickness, structure and composition of the oxide layers formed according to the oxidation time were also studied. Finally, friction and wear behavior at room temperature and elevated temperature (500 ºC) were studied by dry sliding tribological tests, in order to obtain the friction coefficient and wear resistance of MCrAlY laser cladding coatings and to compare their behavior with the substrate.
The experimental results, allowing to analyze the influence of coaxial laser processing on mechanical properties and high temperature behavior of MCrAlY laser coatings, as well as their comparison with the AISI 304 austenitic stainless steel and MCrAlY coatings obtained by thermal spray processes that are currently used in bond coats. The results indicate that the coaxial laser cladding may be a good alternative to thermal spray processes, because microstructural integrity is improved and defects such as porosity and lack of metallurgical bonding were decreased. These facts, along with the enhancement of the oxidation and the wear resistance of MCrAlY alloys at high temperature, make the coaxial laser process potentially useful to obtain MCrAlY bond coats for new generation of thermal barrier systems. / [ES] El proceso de plaqueado láser coaxial es una excelente herramienta para la obtención de recubrimientos de calidad, logrando la completa fusión y deposición de aleaciones con elevado punto de fusión sobre superficies 3D complejas. En este trabajo se han estudiado los parámetros de procesado láser coaxial de superaleaciones MCrAlY (donde M = Ni, Co, Fe o combinaciones entre ellos), comúnmente empleadas como recubrimientos de anclaje en sistemas de barrera térmica, entre ellas: NiCoCrAlYTa, NiCoCrAlY, NiCrAlY y CoNiCrAlY; logrando seleccionar una combinación de parámetros que permiten obtener recubrimientos por solape de cordones con adecuada relación de aspecto, mínima dilución, bajo nivel de porosidad y buena unión metalúrgica con el sustrato de acero inoxidable austenítico, utilizando un equipo láser Nd:YAG de 2.2 kW y un cabezal coaxial.
Los recubrimientos láser han sido caracterizados microestructuralmente con diversas técnicas, logrando identificar las fases que los constituyen y el tipo de microestructura obtenida con el procesado láser coaxial. Se han determinado sus propiedades mecánicas a través de ensayos de microdureza, nanoindentación instrumentada y de flexión a tres puntos. Se ha estudiado también el comportamiento de oxidación a alta temperatura de los recubrimientos y del acero inoxidable austenítico mediante ensayos de oxidación isotérmica a 1100 ºC, logrando evaluar en detalle la morfología y composición de la superficie oxidada, la cinética de oxidación, así como la evolución del espesor, estructura y composición de las capas de óxido formadas en función del tiempo de oxidación. Por último, se ha realizado el estudio del comportamiento ante la fricción y el desgaste a temperatura ambiente y a elevada temperatura (500 ºC), mediante ensayos tribológicos de desgaste por deslizamiento en seco, con la finalidad de obtener el coeficiente de rozamiento y evaluar la resistencia al desgaste que presentan los recubrimientos láser MCrAlY y su comparación con el comportamiento que presenta el sustrato.
Los resultados de la experimentación han permitido analizar la influencia del procesado láser coaxial en las propiedades mecánicas y el comportamiento a alta temperatura de recubrimientos MCrAlY, y su comparación con el acero inoxidable AISI 304 y recubrimientos similares obtenidos por procesos de proyección térmica y utilizados en la actualidad. Los resultados indican que el plaqueado láser coaxial puede ser una buena alternativa a los procesos de proyección térmica, ya que se mejora la integridad microestructural, se disminuyen los defectos como la porosidad y la falta de unión metalúrgica, mejorando también el comportamiento ante la oxidación y el desgaste a elevadas temperaturas de los recubrimientos de anclaje MCrAlY que pueden ser utilizados en nuevos sistemas de barrera térmica. / [CAT] El procés de plaquejat làser coaxial és una excel·lent eina per a l'obtenció de recobriments de qualitat, aconseguint la completa fusió i deposició d'aliatges amb elevat punt de fusió sobre superfícies 3D complexes. En aquest treball s'han estudiat els paràmetres de processament làser coaxial de superaliatges MCrAlY (on M = Ni, Co, Fe o combinacions entre ells), comunament emprades com recobriments d'ancoratge en sistemes de barrera tèrmica, entre elles: NiCoCrAlYTa, NiCoCrAlY, NiCrAlY i CoNiCrAlY; aconseguint seleccionar una combinació de paràmetres que permeten obtenir recobriments per solapament de cordons amb adequada relació d'aspecte, mínima dilució, baix nivell de porositat i bona unió metal·lúrgica amb el substrat d'acer inoxidable austenític, utilitzant un equip làser Nd:YAG de 2.2 kW i un capçal coaxial.
Els recobriments làser han estat caracteritzats microestructuralment amb diverses tècniques, aconseguint identificar les fases que els constitueixen i el tipus de microestructura obtinguda amb el processat làser coaxial. S'han determinat les seves propietats mecàniques mitjançant assaigs de microduresa, nanoindentació i de flexió a tres punts. S'ha estudiat també el comportament d'oxidació a alta temperatura dels recobriments i de l'acer inoxidable austenític mitjançant assaigs d'oxidació isotèrmica a 1100 ºC, aconseguint avaluar en detall la morfologia i composició de la superfície rovellada, la cinètica d'oxidació, així com la evolució del gruix, estructura i composició de les capes d'òxid formades en funció del temps d'oxidació. Finalment, s'ha realitzat l'estudi del comportament davant la fricció i el desgast a temperatura ambient i a elevada temperatura (500 ºC), mitjançant assajos tribològics de desgast per lliscament en sec, amb la finalitat d'obtenir el coeficient de fricció i avaluar la resistència al desgast que presenten els recobriments làser MCrAlY i la seva comparació amb el comportament que presenta el substrat.
Els resultats de l'experimentació han permès analitzar la influència del processat làser coaxial en les propietats mecàniques i el comportament a alta temperatura de recobriments MCrAlY, i la seva comparació amb l'acer inoxidable AISI 304 i recobriments similars obtinguts per processos de projecció tèrmica, utilitzats actualment. Els resultats indiquen que el plaquejat làser coaxial pot ser una bona alternativa als processos de projecció tèrmica, ja que es millora la integritat microestructural, es disminueixen els defectes com la porositat i la falta d'unió metal·lúrgica, millorant també el comportament davant l'oxidació i el desgast a elevades temperatures dels recobriments d'anclatge MCrAlY que poden ser utilitzats en nous sistemes de barrera tèrmica. / Pereira Falcón, JC. (2015). Desarrollo y caracterización de recubrimientos MCrAlY obtenidos mediante técnicas láser para aplicaciones de barrera térmica en aceros inoxidables [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/52946 / TESIS
|
14 |
Desarrollo y caracterización de recubrimientos TiAl mediante procesado láser coaxial sobre Ti6Al4VZAMBRANO CARRULLO, JENNY CECILIA 19 October 2015 (has links)
[EN] TiAl intermetallic have demonstrated excellent behavior at high temperature, however, the processing for producing coatings is not easy due to its high melting point, otherwise the coaxial laser cladding process promise to be an excellent tool for obtaining extensive overlapping coatings, achieving complete fusion and deposition of alloys with high melting point on surfaces with complex shape. In this work we study the parameters of coaxial laser process and preheating the substrate to achieve Ti48Al2Cr2Nb intermetallic coatings on Ti6Al4V sheet 3 mm thick, in order to improve the tribological, oxidation and corrosion behavior of the Ti6Al4V alloy. The geometrical and chemical dilution analysis of the single tracks obtained at different levels in the laser processing variables were able to identify combinations that minimize defects such as cracks, high dilution and inadequate aspect ratio. It found a direct relation between the cooling rate and the coaxial laser process parameters such as the powder feeding rate and scanning velocity. Thus the process was optimized by minimizing the cooling rate with decreasing the velocity. After this was selected as appropriate preheating temperature 350 ºC and were obtained coatings with 40% overlap, using process parameters which generate laser specific energy of 70, 80, 90 and 180 J/mm2, then they have been evaluated by optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), Vickers micro-hardness (HV) and nanoindentation. The microstructure of the coatings consists gamma-TiAl phase and alfa2-Ti3Al.
Preheating the substrate has allowed obtaining coatings with good metallurgical bond, although cracks and pores are observed for some conditions. It is noted that the expected variation in chemical composition from coating surface to the substrate was found, with low dilution of vanadium. The hardness of the TiAl laser coatings is higher than the substrate and the bending tests results shown that the coatings have good adhesion but with limited ductility. The tribological properties of the coatings shows that in the wear tests at room temperature a lower wear rate is obtained compared to the substrate. In the case of high temperature, the coatings have a lower coefficient of friction; however, a higher wear rate is obtained when compared with the substrate. The coatings have good resistance to oxidation evaluated by isothermal oxidation tests in air at 800 ºC, when compared with the substrate, the thermal growth oxide up to 12 microns thick for 150 hours were obtained. The structure of the oxide layers is complex and comprises the growth of successive layers from the outer surface of the coating. We also studied the electrochemical corrosion behavior of the coatings obtained. The results indicate that the coaxial laser cladding can be a good alternative to obtain extensive TiAl intermetallic coatings, dense coatings with good substrate bonding and minimal defects were obtained, that improve the oxidation and wear behavior of Ti6Al4V alloy. / [ES] Los intermetálicos TiAl han demostrado tener un excelente comportamiento a alta temperatura, sin embargo, su procesado para la obtención de recubrimientos no es sencillo debido a su alto punto de fusión, por otra parte el plaqueado láser coaxial promete ser una excelente herramienta para la obtención de recubrimientos por solape de cordones, logrando la completa fusión y deposición de aleaciones con elevado punto de fusión sobre superficies con forma complejas. En esta tesis se ha estudiado los parámetros de procesado láser coaxial y el precalentamiento del sustrato para lograr recubrimientos con intermetálico Ti48Al2Cr2Nb sobre láminas de Ti6Al4V de 3 mm de espesor, con la finalidad de mejorar el comportamiento tribológico, de oxidación y de corrosión de la aleación Ti6Al4V. Del análisis geométrico y de dilución química de los cordones obtenidos con diversos niveles en las variables de procesado láser se logró identificar combinaciones que minimizan defectos como grietas, alta dilución y relación de aspecto inadecuadas. Se ha encontrado una relación directa entre la velocidad de enfriamiento y los parámetros del proceso láser coaxial, tal como la cantidad de polvo aportado y la velocidad de pasada. De esta manera el proceso ha sido optimizado minimizando la velocidad de enfriamiento con la disminución de la velocidad de pasada. De este análisis se ha seleccionado como temperatura adecuada de precalentamiento 350ºC y se han obtenido recubrimientos con un 40% de solape, utilizando parámetros de proceso que generan energías especificas aportadas por el láser de 70, 80, 90 y 180 J/mm2, los cuales han sido evaluados mediante microscopia óptica (MO), microscopia electrónica de barrido (MEB), difracción de rayos X (DRX), microdureza Vickers (HV) y nanoindentación. La microestructura de los recubrimientos se compone de fases gamma-TiAl y alfa2-Ti3Al.
El precalentamiento del sustrato ha permitido la obtención de recubrimientos con buena unión metalúrgica, aunque se observan para algunas condiciones grietas y poros. Se observa que la variación en la composición química de la superficie del recubrimiento al sustrato es la esperada, con baja dilución del vanadio. La dureza de los recubrimientos obtenidos es más alta que la del sustrato, y en los ensayos de flexión se observó que los recubrimientos tienen buena adherencia pero limitada ductilidad. El comportamiento tribológico de los recubrimientos muestra que en los ensayos de desgaste a temperatura ambiente se obtiene una tasa de desgaste menor por parte de los recubrimientos comparados con el sustrato. Para el caso de alta temperatura los recubrimientos presentan un menor coeficiente de fricción, sin embargo, se obtiene una mayor tasa de desgaste cuando se compara con el sustrato. De los ensayos de oxidación isotérmica se observó que los recubrimientos tienen buena resistencia a la oxidación en aire a 800ºC, al compararlos con el sustrato, llegando a obtener capas de óxidos de hasta 12 µm de espesor a 150 horas de oxidación. La estructura de las capas de óxidos es compleja y comprende el crecimiento de capas sucesivas a partir de la superficie externa del recubrimiento. También se ha estudiado el comportamiento a corrosión electroquímica de los recubrimientos obtenidos. Los resultados indican que el plaqueado láser coaxial puede ser una buena alternativa para la obtención de recubrimientos con intermetálicos TiAl, obteniendo recubrimientos densos, con buena unión al sustrato y mínimos defectos, que mejoran el comportamiento ante la oxidación y el desgaste de la aleación Ti6Al4V. / [CAT] Els intermetàl·lics TiAl han demostrat tindre un excel·lent comportament a alta temperatura, però, el seu processat per a l'obtenció de recobriments no és senzill degut al seu alt punt de fusió, d'altra banda el plaquejat làser coaxial promet ser una excel·lent eina per a l'obtenció de recobriments per solapament de cordons, aconseguint la completa fusió i deposició de aliatges amb elevat punt de fusió sobre superfícies amb forma complexes. En aquesta tesi s'ha estudiat els paràmetres de processament làser coaxial i el preescalfament del substrat per aconseguir recobriments amb intermetàl·lic Ti48Al2Cr2Nb sobre làmines de Ti6Al4V de 3 mm de espessor, amb la finalitat de millorar el comportament tribològic, d'oxidació i de corrosió de l'aliatge Ti6Al4V. De l'anàlisi geomètric i de dilució química dels cordons obtinguts amb diversos nivells en les variables de processat làser es va aconseguir identificar combinacions que minimitzen defectes com esquerdes, alta dilució i relació d'aspecte inadequades. S'ha trobat una relació directa entre la velocitat de refredament i els paràmetres del procés làser coaxial, tal com la quantitat de pols aportat i la velocitat de passada. D'aquesta manera el procés ha estat optimitzat minimitzant la velocitat de refredament amb la disminució de la velocitat de passada. D'aquesta anàlisi s'ha seleccionat com a temperatura adequada de preescalfament 350 ºC i s'han obtingut recobriments amb un 40% de solapament, utilitzant paràmetres de procés que generen energies especifiques aportades pel làser de 70, 80, 90 i 180 J/mm2, els quals han estat avaluats mitjançant microscòpia òptica (MO), microscòpia electrònica de rastreig (MER), difracció de raigs X (DRX), microduresa Vickers (HV) i nanoindentació. La microestructura dels recobriments es compon de fases gamma-TiAl i alfa2-Ti3Al.
El preescalfament del substrat ha permès l'obtenció de recobriments amb bona unió metal·lúrgica, tot i que s'observen per a algunes condicions esquerdes i porus. S'observa que la variació en la composició química de la superfície del recobriment al substrat és l'esperada, amb baixa dilució del vanadi. La duresa dels recobriments obtinguts és més alta que la del substrat, i en els assajos de flexió es va observar que els recobriments tenen bona adherència però limitada ductilitat. El comportament tribològic dels recobriments mostra que en els assajos de desgast a temperatura ambient s'obté una taxa de desgast menor per part dels recobriments comparats amb el substrat. Per al cas d'alta temperatura, els recobriments presenten un menor coeficient de fricció, però, s'obté una major taxa de desgast quan es compara amb el substrat. Dels assajos d'oxidació isotèrmica es va observar que els recobriments tenen bona resistència a l'oxidació en aire a 800ºC, al comparar-los amb el substrat, arribant a obtenir capes d'òxids de fins a 12 micres de gruix a 150 hores d'oxidació. L'estructura de les capes d'òxids és complexa i comprèn el creixement de capes successives a partir de la superfície externa del recobriment. També s'ha estudiat el comportament a corrosió electroquímica dels recobriments obtinguts. Els resultats indiquen que el plaquejat làser coaxial pot ser una bona alternativa per a l'obtenció de recobriments amb intermetàl·lic TiAl, obtenint recobriments densos, amb bona unió al substrat i mínims defectes, que milloren el comportament davant l'oxidació i el desgast de l'aliatge Ti6Al4V. / Zambrano Carrullo, JC. (2015). Desarrollo y caracterización de recubrimientos TiAl mediante procesado láser coaxial sobre Ti6Al4V [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/56148 / TESIS
|
15 |
Investigación de la influencia del tipo de gas utilizado en el plasma atmosférico, en la modificación superficial del polipropilenoMonzó Pérez, Matías Raimundo 14 December 2015 (has links)
[EN] "Investigation of the influence of the type of gas used in atmospheric plasma in surface modification of polypropylene."
ABSTRACT.
Polypropylene is one of the most consumed thermoplastics worldwide, with an estimated annual demand of 790,000 tons. High demand for polypropylene is directly related to its versatility and good physical and chemical properties. Polypropylene is a suitable plastic for many applications because of its low density, good mechanical and chemical resistance, lack of odor, nontoxic, low permeability to water vapor and good electrical properties. Because these both chemical and physical properties, polypropylene can be found in many industrial sectors, mainly in the packaging, construction and automotive.
One of the main limitations of polypropylene is, in industries demanding high quality materials and benefits, and higher technological content, such as automotive, construction, food industry, interior and sports applications that require improved adhesive properties because their chemical nature polypropylene does not have good adhesive properties. Because of this demand in industrial sectors it requires improving the wettability properties of polypropylene. Different types of surface modification treatment, both physical and chemical. The chemical treatments generally using chemicals that attack the polymeric surface often result in waste, which by their nature are harmful to the environment. Therefore, treatments that do not generate waste are more interesting. Within this area are optimal treatments based on plasma technology, as well as being environmentally correct only modify the surface to be treated without changing the general performance properties of the material itself.
This paper aims to improve the adhesion of the surface of the polypropylene using atmospheric plasma treatment with two different atmospheres, air and nitrogen. Improving the adhesive properties it has been studied by surface energy changes by determining the contact angle for different treatment conditions depending on the running speed and the substrate/nozzle distance polypropylene. For this, the mechanisms of action of atmospheric plasma are studied, analyzing both chemical and physical changes. Moreover, a study of the maximum peel force "T" and shear strength for polypropylene/polypropylene joints is done with an adhesive and atmospheric plasma treated in an air atmosphere and nitrogen atmosphere under different conditions. To end the durability of the process is determined by an analysis of the recovery of the substrate hydrophobic.
The results show that the atmospheric plasma treatment using air atmosphere and nitrogen under low throughput speeds and low substrate/nozzle distances substantially improves the wettability of polypropylene. The main mechanism of action of plasma surface activation is by insertion of polar species, as shown by the study by XPS. These species are highly reactive, which results in the loss of wettability observed in the study of aging. Also there are physical changes as evidenced by increased roughness and mass loss, which contribute positively to the improvement of the adhesive properties. Generally, one can say that the treatment of atmospheric plasma is an appropriate method for improving the adhesive properties of the surfaces of the polypropylene, and very interesting from the industrial viewpoint, due to easy implementation and flexibility in a continuous production process and because it is a very friendly technology environment. / [ES] "Investigación de la influencia del tipo de gas utilizado en el plasma atmosférico, en la modificación superficial del polipropileno"
RESUMEN.
El polipropileno es uno de los termoplásticos de mayor consumo a nivel mundial, con una demanda anual estimada de 790000 toneladas. La elevada demanda del polipropileno está directamente relacionada con su versatilidad y sus buenas propiedades físicas y químicas. El polipropileno es un plástico idóneo para muchas aplicaciones por su baja densidad, buena resistencia química y mecánica, falta de olor, no tóxico, poca permeabilidad para el vapor de agua y buenas propiedades eléctricas. Debido a estas propiedades tanto químicas como físicas, el polipropileno lo podemos encontrar en multitud de sectores industriales, principalmente en los sectores de embalaje, construcción y automoción.
Una de las principales limitaciones del PP es su baja humectabilidad ya que por su naturaleza química el polipropileno no tiene buenas propiedades adhesivas. Debido a la demanda en sectores industriales como el sector de automoción, construcción, industria alimentaria, embalaje, etc., se requiere mejorar las propiedades de humectabilidad del polipropileno. Existen distintos tipos de tratamientos de modificación superficial, tanto físicos como químicos. Los tratamientos químicos, en general, al utilizar productos químicos que atacan la superficie polimérica suelen originar residuos, que por su naturaleza son perjudiciales para el medioambiente. Por este motivo, son más interesantes los tratamientos que no generen residuos. Dentro de este ámbito, son óptimos los tratamientos basados en la tecnología de plasma, ya que además de ser medioambientalmente correctos, sólo modifican la superficie a tratar sin cambiar las propiedades generales de comportamiento del propio material.
El presente trabajo pretende mejorar la adhesión de la superficie del PP mediante la utilización del tratamiento de plasma atmosférico con dos atmósferas diferentes, aire y nitrógeno. La mejora de las propiedades adhesivas se ha estudiado a través de los cambios de energía superficial mediante la determinación del ángulo de contacto para diferentes condiciones de tratamiento en función de la velocidad de paso y de la distancia sustrato/tobera sobre la superficie del polipropileno. Para ello se estudian los mecanismos de actuación del plasma atmosférico, analizando tanto los cambios químicos como físicos. Por otra parte, se realiza un estudio sobre la fuerza máxima de pelado en "T" y resistencia a la cizalla, para uniones polipropileno/polipropileno con un adhesivo de poliuretano y tratadas con plasma atmosférico en atmósfera de aire y atmósfera de nitrógeno en diferentes condiciones. Para finalizar se determina la durabilidad del proceso mediante un análisis de la recuperación hidrofóbica del sustrato de polipropileno.
Los resultados obtenidos demuestran que el tratamiento con plasma atmosférico utilizando atmósfera de aire y atmósfera de nitrógeno en condiciones de bajas velocidades de paso y bajas distancias sustrato/boquilla mejora sustancialmente la humectabilidad del polipropileno. El mecanismo principal de actuación del plasma es la activación superficial por inserción de especies polares, como demuestra el estudio mediante XPS. Estas especies son altamente reactivas, lo que repercute en la pérdida de humectabilidad observada en el estudio de envejecimiento. Además también existen cambios físicos como demuestra el aumento de la rugosidad y la pérdida de masa, que contribuyen de forma positiva a la mejora de las propiedades adhesivas. De forma general, se puede decir que el tratamiento de plasma atmosférico es un método apropiado para la mejora de las propiedades adhesivas de las superficies del polipropileno, así como muy interesante desde el punto de vista industrial, debido a la fácil implantación y flexibilidad en un proceso de producción en continuo y por t / [CAT] "Investigació de la influència del tipus de gas utilitzat en el plasma atmosfèric en modificació de la superfície de polipropilè."
RESUM.
El polipropilè és un dels termoplàstics més consumits a tot el món, amb una demanda anual estimada de 790.000 tones. L'alta demanda de polipropilè està directament relacionada amb la seva versatilitat i bones propietats tant físiques com químiques. El polipropilè és un plàstic adequat per a moltes aplicacions per la seva baixa densitat, bona resistència mecànica i química, manca d'olor, no tòxicitat, baixa permeabilitat al vapor d'aigua i bones propietats elèctriques. Degut a aquestes propietats químiques i físiques, el polipropilè es pot trobar en molts sectors industrials, principalment en l'embalatge, la construcció i l'automoció.
No obstant això, una de les principals limitacions de polipropilè es troba als sectors que exigeixen materials d'alta qualitat i prestacions i major contingut tecnològic, com ara l'automoció, la construcció, la indústria alimentària, interiorisme i aplicacions esportives. La naturalesa química del propilè atorga a aquest baixes propietats adhesives, les quals deuen ser incrementades si es vol aplicar el polipropilè a aquests sectors industrials. Per tant, hi ha una demanda en sectors industrials que requereix una millora en les propietats de humectabilitat de polipropilè. Hi ha diferents tipus de tractament de modificació superficial com tractaments físics i químics. Els tractaments químics en general, empren productes químics que ataquen la superfície polimèrica. Aquest tractament, sovint, generen residus que per la seva naturalesa són perjudicials per al medi ambient. Per tant, és interesant la utilització de tractaments que no generen residus. Dins d'aquesta àrea, els tractaments de tecnologia de plasma són òptimes, sent tractaments ecològics, modificant la superfície sense canviar les propietats generals del propi material.
Aquest treball té com a objectiu millorar l'adherència de la superfície del polipropilè mitjançant tractaments atmosfèrics de plasma amb dos ambients atmosferes diferents: aire i nitrogen. La millora de les propietats adhesives amb el càlcul d'energia superficial mitjançant la determinació de l'angle de contacte per a les diferents condicions de tractament en funció de la velocitat de tractament i la distància substrat/tobera. s'Estudien els mecanismes d'acció de plasma atmosfèric, analitzant canvis químics i físics. D'altra banda, es du a terme un estudi de la màxima força de pelat en "T" i resistència a la ciçalladura de unions polipropilè/polipropilè tractats amb plasma atmosfèric en atmosfera d'aire i atmosfera de nitrogen sota condicions diferents. Per finalitzar la durabilitat del procés està determinada per una anàlisi de la recuperació de la hidrofobicitat del substrat.
Els resultats mostren que el tractament amb plasma atmosfèric utilitzant atmosfera d'aire i nitrogen amb una velocitat de tractament baixa i baixes distancia substrat/tobera millora substancialment la humectabilitat de polipropilè. El principal mecanisme d'acció d'activació de la superfície de plasma és mitjançant la inserció d'espècies polars, com es mostra a l'estudi XPS. Aquestes espècies són altament reactives, el que dona lloc a la pèrdua de humectabilitat observat en l'estudi d'envelliment. També hi ha canvis físics com ho demostra l'augment de la rugositat i la pèrdua de massa, que contribueixen positivament a la millora de les propietats adhesives. Així, és possible afirmar que el tractament de plasma atmosfèric és un mètode apropiat per millorar les propietats adhesives de les superfícies del polipropilè, i el tractament es molt interessant des d'un punt de vista industrial, a causa de la fàcil aplicació, possibilitat de flexibilitat en produccions en continu i degut a ser a una tecnologia respectuosa amb el medi ambient. / Monzó Pérez, MR. (2015). Investigación de la influencia del tipo de gas utilizado en el plasma atmosférico, en la modificación superficial del polipropileno [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/58776 / TESIS
|
16 |
Encapsulación de aceites esenciales funcionales para su aplicación en agriculturaFerrándiz García, Marcela 18 December 2015 (has links)
[EN] The application of microcapsules has been spread in recent years in many different sectors such as food, medical, cosmetic and textile due to the benefits that these systems have, with respect to the use of the unencapsulated active compounds. The microcapsules get a progressive and effective release of highly volatile to ensure their functionality over time molecules.
Essential oils are volatile liquid fractions biosynthesized by plants that have very interesting properties, such as antimicrobial, insecticide or pesticide capacity.
To take advantage of these properties of oils for use in agriculture, the microencapsulation has been studied by different techniques: spray drying, interfacial polymerization and co-extrusion/gelling, because each technique allows the use of a membrane material, and different operating conditions which result in microcapsules with very different properties.
The microcapsules developed were characterized by using different techniques. Thermal analysis using Differential Scanning Calorimetry (DSC) has provided useful information about the thermal stability of the starting materials to select conditions most suitable microencapsulation process, and to determine the thermal stability of the microcapsules obtained. By using electron microscopy (SEM) state and morphology of the microcapsules were determined. Meanwhile, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) has corroborated the presence of essential oils inside the microcapsules, such as the antimicrobial trial performed.
Parallel to the development of the microcapsules, obtaining a biodegradable textile substrate to serve as a vehicle for applying microcapsules has been studied. The textile substrate consisted of a nonwoven fabric made from hemp pruning waste with a high capacity for disintegration, which can be encompassed in the field of bio blankets application in agriculture.
Microcapsules have been applied on the nonwoven fabric by applying a binder; in this case, the use of two completely biodegradable natural polymers was studied, given the final application substrate. Nonwoven fabrics have been characterized by different techniques, among them; the antimicrobial activity and resistance to weathering under real conditions were evaluated.
With the development of this research it is intended to harness the potential provided by microencapsulation, in order to functionalize a product providing it with greater added value while maintaining the concept of sustainability. / [ES] La aplicación de las microcápsulas se ha extendido en los últimos años en diversos sectores tan diferentes como el alimentario, médico, cosmético o textil por los beneficios que estos sistemas presentan, con respecto al empleo de los compuestos activos sin encapsular. Las microcápsulas consiguen una liberación progresiva y eficaz de moléculas altamente volátiles para garantizar su funcionalidad en el tiempo.
Los aceites esenciales son fracciones liquidas volátiles biosintetizadas por las plantas que presentan propiedades muy interesantes, como su capacidad antimicrobiana, insecticida o pesticida.
Con el fin de aprovechar estas propiedades de los aceites para su aplicación en agricultura, se ha estudiado su microencapsulación mediante diferentes técnicas: secado por atomización, polimerización interfacial y co-extrusión/gelificación, pues cada una de ellas permite el empleo de unos materiales membrana, y condiciones de operación diferentes que dan lugar a microcápsulas con propiedades muy diversas.
Las microcápsulas desarrolladas han sido caracterizadas mediante diferentes técnicas. El análisis térmico realizado mediante análisis de calorimetría diferencial (DSC) ha proporcionado información útil sobre la estabilidad térmica de los materiales de partida para seleccionar las condiciones del proceso de microencapsulación más adecuadas, así como determinar la estabilidad térmica de las microcápsulas obtenidas. Mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) se ha determinado el estado y morfología de las microcápsulas. Por su parte, la espectroscopia de infrarrojos (FTIR) ha permitido corroborar la presencia de los aceites esenciales en el interior de las microcápsulas, al igual que el ensayo antimicrobiano realizado.
En paralelo al desarrollo de las microcápsulas, se ha estudiado la obtención de un sustrato textil biodegradable que sirva de vehículo para aplicar las microcápsulas. El sustrato textil ha consistido en un tejido no tejido, elaborado a partir de residuos de poda del cáñamo, con una elevada capacidad de desintegración, que puede englobarse en el campo de las bio-mantas de aplicación en agricultura. Las microcápsulas han sido aplicadas sobre el tejido no tejido mediante la aplicación de un ligante, en este caso se ha estudiado el uso de dos polímeros naturales completamente biodegradables, dada la aplicación final del sustrato. Los tejidos no tejidos han sido caracterizados mediante diferentes técnicas, entre ellas, se ha evaluado la capacidad antimicrobiana y, la resistencia a la intemperie en condiciones reales.
Con el desarrollo de esta investigación se pretende aprovechar las posibilidades que la microencapsulación ofrece, con el fin de funcionalizar un producto dotándolo de un mayor valor añadido manteniendo el concepto de sostenibilidad. / [CAT] L' aplicació de microcàpsules s'ha estès al llarg dels últims anys a sectors industrials tan diferents com l'alimentari, cosmètic, mèdic o tèxtil, a causa dels beneficis que aquests sistemes presenten, respecte a l'ús dels compostos actius sense microencapsular. Les microcàpsules aconseguixen una alliberació eficaç i gradual de molècules molt volàtils que garantix la seua funcionalitat al llarg del temps.
Els olis essencials són fraccions líquides volàtils biosintetitzades per les plantes que tenen propietats molt interessants, com antimicrobianes, insecticides o pesticides.
Amb la finalitat d'aprofitar aquestes propietats dels olis per a la seua aplicació en agricultura, s'ha estudiat la seua microencapsulació mitjançant diferents tecnologies: assecament per polvorització, polimerització interfacial i co-extrusió/gelificació, ja que cadascuna d'elles permet l'ús d'uns materials membrana, així como d'unes condicions d'encapsulació diferents que donen lloc a microcàpsules amb propietats molt concretes.
Les microcàpsules desenvolupades han sigut caracteritzades mitjançant diferents tècniques. L'anàlisi tèrmic realitzat per calorimetria diferencial (DSC) ha permès obtindre informació útil sobre l'estabilitat tèrmica dels materials per tal de seleccionar les condicions de procés per a la microencapsulació més optimes. Mitjançant la microscòpia electrònica de barreig (SEM) s'ha obtés informació de l'estat i morfologia de les microcàpsules. D'altra banda, l'Espectroscòpia Infraroja per Transformada de Fourier (FTIR) corroborà la presència dels olis a l'interior de les microcàpsules, així com també ho feu l'assaig antimicrobià.
Paral·lelament al desenvolupament de les microcàpsules s'ha estudiat l'obtenció d'un substrat tèxtil biodegradable, per utilitzar-lo com a vehicle per aplicar les microcàpsules. Aquest substrat tèxtil ha estat format per un teixit no teixit obtés a partir de residus de les plantes de cànem, amb gran capacitat de desintegració, el qual pot classificar-se dintre de les conegudes com a bio mantes d'aplicació en agricultura. Les microcàpsules s'han aplicat sobre el teixit no teixit mitjançant l'aplicació d'un lligam, en aquest cas s'ha estudiat l'ús de dos polímers naturals completament biodegradables, donada l'aplicació final. Els teixits no teixits han estat caracteritzats per diferent assajos, entre ells, l'evolució de la capacitat antimicrobiana i la resistència en condicions reals.
Amb el desenvolupament d'aquesta investigació es pretén aprofitar les possibilitat que ofereix la microencapsulació, amb la finalitat d'obtindre un producte de valor agregat mantenint la sostenibilitat. / Ferrándiz García, M. (2015). Encapsulación de aceites esenciales funcionales para su aplicación en agricultura [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/58990 / TESIS
|
17 |
Investigación de la mejora de las propiedades mecánicas y térmicas de matrices de polipropileno con nanoarcillas para la fabricación de fibrasPascual Bernabeu, José Javier 01 March 2016 (has links)
[EN] In recent years there has been a noticeable increase in the use of nanotechnology in different fields of science. With the use of nanoparticles within polymer matrices can be obtained interesting features (good fire behavior, antibacterial properties, improved mechanical properties, durability, ...) with the use of relatively small amounts.
With the important challenges facing the textile sector, the development of multifunctional and high performance fibers may experience a starting point for defining differentiators that provide added value to the sector, allowing a favorable access to international markets. The use of nanoparticles in the field of plastics and composite materials has boomed at large scale because of the great possibilities offered by their large area-volume ratio. Synthetic yarn spinning sector is closely linked to polymeric materials sector sharing, in many cases, raw materials.
Given the nature of the fibers with elements of high L/D ratio, and the particularity of nanoclays in this paper has raised the improvement of the mechanical and thermal properties of conventional polypropylene fibers through the use of modified nanoclays to increase technical possibilities of these fibers by conventional melt spinning processes. With this purpose mixing of modified nanoclays with polypropylene have been studied by extrusion processes and quantified the interaction between PP matrix and nanoclays by employing compatibilizing agents, studying dispersion, intercalation and exfolation phenomena of nanoclays in the polypropylene matrix by using microscopy techniques and subsequent macroscopic evaluation of mechanical properties depending on the ratios of the amount of compatibilizer and nanoclay added.
Finally, processing conditions of modified polypropylene fibers have been optimized by melt spinning process based on the previously optimized formulations, quantifying their mechanical and thermal characteristics as flat textile structures. / [ES] En los últimos años se ha producido un incremento apreciable en el empleo de las nanotecnologías en diferentes campos de la ciencia. Con el empleo de nanopartículas en el seno de matrices poliméricas es posible conseguir interesantes funcionalidades (buen comportamiento al fuego, carácter antibacteriano, mejora en las propiedades mecánicas, durabilidad, ¿) con el empleo de cantidades relativamente pequeñas.
Con los importantes retos a los que se enfrenta el sector textil, el desarrollo de fibras multifuncionales y de altas prestaciones puede experimentar un punto de partida para definir elementos diferenciadores que aporten alto valor añadido al sector, permitiendo acceder de forma favorable a los mercados internacionales. El empleo de nanopartículas en el sector de los materiales plásticos y compuestos ha experimentado un auge de gran magnitud debido a las interesantes posibilidades que ofrecen por su gran relación área-volumen. El sector textil, de hilaturas sintéticas está muy vinculado al sector de los materiales poliméricos, compartiendo, en muchas ocasiones, las materias primas.
Dada la naturaleza de las fibras textiles, con elementos de elevado ratio L/D, y dada la particularidad de las nanoarcillas, en el presente trabajo se ha planteado la mejora de las propiedades mecánicas y térmicas de fibras convencionales de polipropileno mediante el empleo de nanoarcillas modificadas para incrementar las posibilidades técnicas de estas fibras mediante procesos convencionales de hilatura por fusión. Para ello, se ha estudiado el proceso de mezclado del polipropileno con nanoarcillas modificadas mediante procesos de extrusión y se ha cuantificado la interacción entre la matriz de PP y las nanoarcillas mediante el empleo de agentes compatibilizantes, se han estudiado los fenómenos de dispersión, intercalación y exfoliación de las nanoarcillas en la matriz de polipropileno mediante el empleo de técnicas de microscopía y posterior evaluación macroscópica de las propiedades mecánicas en función de los ratios de compatibilizante y la cantidad de nanoarcilla incorporada.
Por último, se han optimizado las condiciones de procesado de las fibras de polipropileno modificadas mediante el proceso de hilatura por fusión partiendo de las formulaciones previamente optimizadas y cuantificando sus características mecánicas y térmicas en forma de estructuras textiles planas. / [CAT] En els últims anys s'ha produït un increment apreciable en l'ús de les nanotecnologies en diferents camps de la ciència. Amb l'ús de nanopartícules en el si de matrius polimèriques és possible aconseguir interessants funcionalitats (bon comportament al foc, caràcter antibacterià, millora en les propietats mecàniques, durabilitat, ...) amb l'ús de quantitats relativament petites.
Amb els importants reptes als quals s'enfronta el sector tèxtil, el desenvolupament de fibres multifuncionals i d'altes prestacions pot experimentar un punt de partida per definir elements diferenciadors que aportin alt valor afegit al sector, permetent accedir de forma favorable als mercats internacionals. L'ús de nanopartícules en el sector dels materials plàstics i compostos ha experimentat un auge de gran magnitud a causa de les interessants possibilitats que ofereixen per la seva gran relació àrea-volum. El sector tèxtil, de filatures sintètiques està molt vinculat al sector dels materials polimèrics, compartint, en moltes ocasions, les matèries primeres.
Donada la naturalesa de les fibres tèxtils, amb elements d'elevat ràtio L / D, i donada la particularitat de les nanoargiles, en el present treball s'ha plantejat la millora de les propietats mecàniques i tèrmiques de fibres convencionals de polipropilè mitjançant l'ús de nanoargiles modificades per incrementar les possibilitats tècniques d'aquestes fibres mitjançant processos convencionals de filatura per fusió. Per a això, s'ha estudiat el procés de barreja del polipropilè amb nanoargiles modificades mitjançant processos d'extrusió i s'ha quantificat la interacció entre la matriu de PP i les nanoargiles mitjançant l'ús d'agents compatibilizants, s'han estudiat els fenòmens de dispersió, intercalació i exfoliació de les nanoargiles en la matriu de polipropilè mitjançant l'ús de tècniques de microscòpia i posterior avaluació macroscòpica de les propietats mecàniques en funció de les ràtios de compatibilizante i la quantitat de nanoargila incorporada.
Finalment, s'han optimitzat les condicions de processament de les fibres de polipropilè modificades mitjançant el procés de filatura per fusió partint de les formulacions prèviament optimitzades i quantificant les seves característiques mecàniques i tèrmiques en forma d'estructures tèxtils planes. / Pascual Bernabeu, JJ. (2016). Investigación de la mejora de las propiedades mecánicas y térmicas de matrices de polipropileno con nanoarcillas para la fabricación de fibras [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/61289 / TESIS
|
18 |
Estudio de redes neuronales y modelos de cuadripolos para la solución del problema inverso en ensayos no destructivos por medio de corrientes inducidas. Aplicación para el control de espesores en superficies metálicas con protección multicapaCorbí Cabrera, Adrián 04 May 2016 (has links)
[EN] «Study of neural networks and quadrupole models for the solution of the inverse problem in non-destructive testing by eddy currents. Application control of thickness on metal surfaces with multilayer protection»
Abstract
Currently the use of test methods using eddy current testing has become widespread in the industry, not only in the field of non-destructive testing, to study the behavior of cracks in components subject to fatigue and to detect failures metal internal structure, but also as measuring instruments to obtain information from the characterization of materials, composition of the surface layers, surface oxidation extent of the thickness of the surface layers treated for hardening. However, the application of currents induced to meet sizing surface layers can be solved by direct problem but not the reverse, obtained from measurements of electromagnetic parameters, the dimensions of the laminated layers on the metal surface. This unique case is trying to solve this thesis so that replaces modeling using different physical layers of the material, quadrupole or quadrupole elements, whose behavior can set the parallel appearing in induced surface currents metal under real conditions. For this, they have taken several sets of plates with different known thicknesses are measured and their characteristic impedances by suitable sensors. The results obtained are used to train an artificial neural network, and therefore should allow its use to solve the inverse problem, i.e., from readings measured as input to the neural network to obtain the dimensions wanted to check out.
The work begins with a detailed study of the solutions to equations and harmonic electromagnetic fields for the model proposed. The method of the magnetic vector potential vector with Coulomb contrast conditions used. Signal propagation near the surface and in the border region are studied. The basic formulation of the induced currents is established and studied in detail two specific problems and their models, the finite thickness plate and a cylinder.
However, this method of solving the equations of the problem is proposed by using numerical series in replacing the integrals with infinite upper limit. Results to calculate the resulting model parameters based on the obtained test frequency and for a model settled down. We proposes a simulation model ANSYS two solutions, the first a plane model is used PLANE53 and second dimensional model SOLID236. From the latter assay sensitivity of currents induced by benchmarking the environmental conditions change, permeability and conductivity are studied. A model similar to the propagation of a transmission line in telecommunications models for that quadrupoles are set and are daisy-chained signal is also proposed theoretical results are obtained even different frequencies and are used to show a method of measuring or control of different thicknesses. / [ES] Estudio de redes neuronales y modelos de cuadripolos para la solución del problema inverso en ensayos no destructivos, por medio de corrientes inducidas. Aplicación para el control de espesores en superficies metálicas con protección multicapa
Resumen
En la actualidad el uso de métodos de prueba empleando ensayos de corrientes inducidas se ha generalizado en la industria, no sólo en el campo de los ensayos no destructivos, para estudiar el comportamiento de las grietas en elementos sujetos a fatiga así como para detectar fallas en la estructura interna metálica, sino también como instrumentos de medida para obtener información de la caracterización de los materiales, composición de las capas superficiales, magnitud de la oxidación superficial, espesor de las capas superficiales tratadas para su endurecimiento. Sin embargo, la aplicación de corrientes inducidas para conocer el dimensionado de capas superficiales puede resolverse mediante el problema directo pero no así el inverso, obtener a partir de las mediciones de parámetros electromagnéticos, las dimensiones de las capas estratificadas en la superficie del metal. Este caso singular es el que trata de resolver esta tesis de manera que empleando un modelado que sustituye las distintas capas físicas del material, por elementos cuadripolares o cuadripolos, de cuyo comportamiento se puede establecer el paralelismo con que aparecen las corrientes inducidas en la superficie del metal en condiciones reales. Para esto, se han tomado varios juegos de placas con distintos espesores conocidos y se han medido sus impedancias características mediante sensores adecuados. Los resultados obtenidos sirven para entrenar una red neuronal artificial, y por tanto deben de permitir su empleo para resolver el problema inverso, es decir, a partir de las lecturas de la medición como entrada de la red neuronal obtener las dimensiones buscadas a la salida.
Los trabajos se inician con un estudio detallado de las soluciones a las ecuaciones de campos electromagnéticos armónicos y para el modelo que se propone. Se usa el método vectorial del potencial vector magnético con las condiciones de contraste de Coulomb. Se estudian la propagación de señales en las proximidades de la superficie y en la región frontera. Se establece la formulación básica de las corrientes inducidas y se estudian con detalle dos problemas concretos y sus modelos, el de una placa de espesor finito y el de un cilindro.
Con todo ello se propone un método de resolución de las ecuaciones del problema mediante el empleo de series numéricas en la sustitución de las integrales con límite superior infinito. Se obtienen resultados para el cálculo de los parámetros resultantes en función de la frecuencia de ensayo y para un modelo establecido. Se propone un modelo de simulación ANSYS con dos soluciones, en la primera se emplea un modelo plano PLANE53 y en la segunda un modelo tridimensional SOLID236. A partir de este último se estudia la sensibilidad del ensayo de corrientes inducidas por comparación de resultados al modificar las condiciones del medio, permeabilidad y conductividad. También se propone un modelo de propagación de señal similar al de una línea de transmisión en telecomunicaciones, para ello se establecen modelos de cuadripolos y se conectan en cadena, los resultados teóricos se obtienen par las distintas frecuencias y sirven para mostrar un método de medida u control de los distintos espesores / [CAT] «Estudi de xarxes neuronals i models de quadripols per a la solució del problema invers en assajos no destructius, per mitjà de corrents induïts. Aplicació per al control de gruixos en superfícies metàl·liques amb protecció multicapa»
Resum
En l'actualitat l'ús de mètodes de prova emprant assaigs de corrents induïts s'ha generalitzat en la indústria, no només en el camp dels assajos no destructius, per estudiar el comportament de les esquerdes en elements subjectes a fatiga així com per detectar falles en l'estructura interna metàl·lica, sinó també com a instruments de mesura per obtenir informació de la caracterització dels materials, composició de les capes superficials, magnitud de l'oxidació superficial, espessor de les capes superficials tractades per al seu enduriment. No obstant això, l'aplicació de corrents induïts per conèixer el dimensionament de capes superficials pot resoldre mitjançant el problema directe però no així l'invers, obtenir a partir dels mesuraments de paràmetres electromagnètics, les dimensions de les capes estratificades en la superfície del metall. Aquest cas singular és el que tracta de resoldre aquesta tesi de manera que emprant un modelatge que substitueix les diferents capes físiques del material, per elements quadrupolars o quadripols, del comportament es pot establir el paral·lelisme amb què apareixen els corrents induïdes en la superfície del metall en condicions reals. Per això, s'han pres diversos jocs de plaques amb diferents gruixos coneguts i s'han mesurat les seves impedàncies característiques mitjançant sensors adequats. Els resultats obtinguts serveixen per entrenar una xarxa neuronal artificial, i per tant han de permetre la seva ocupació per resoldre el problema invers, és a dir, a partir de les lectures del mesurament com a entrada de la xarxa neuronal obtenir les dimensions buscades a la sortida.
Els treballs s'inicien amb un estudi detallat de les solucions a les equacions de camps electromagnètics harmònics i per al model que es proposa. Es fa servir el mètode vectorial del potencial vector magnètic amb les condicions de contrast de Coulomb. S'estudien la propagació de senyals en les proximitats de la superfície hi ha la regió frontera. S'estableix la formulació bàsica dels corrents induïts i s'estudien amb detall dos problemes concrets i els seus models, el d'una placa de gruix finit i el d'un cilindre.
Amb tot això es proposa un mètode de resolució de les equacions del problema mitjançant l'ús de sèries numèriques en la substitució de les integrals amb límit superior infinit. S'obtenen resultats per al càlcul dels paràmetres resultants en funció de la freqüència d'assaig i per a un model establert. Se proposa un model de simulació ANSYS amb dues solucions, en la primera es fa servir un model pla PLANE53 i en la segona un model tridimensional SOLID236. A partir d'aquest últim s'estudia la sensibilitat de l'assaig de corrents induïts per comparació de resultats en modificar les condicions del medi, permeabilitat i conductivitat. També es proposa un model de propagació de senyal similar al d'una línia de transmissió en telecomunicacions, per això s'estableixen models de quadripols i es connecten en cadena, els resultats teòrics s'obtenen bat les diferents freqüències i serveixen per mostrar un mètode de mesura o control dels diferents gruixos. / Corbí Cabrera, A. (2016). Estudio de redes neuronales y modelos de cuadripolos para la solución del problema inverso en ensayos no destructivos por medio de corrientes inducidas. Aplicación para el control de espesores en superficies metálicas con protección multicapa [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/63448 / TESIS
|
19 |
Utilización de plastificantes naturales para la obtención de PVC flexible de bajo impacto medioambientalFenollar Gimeno, Octavio Ángel 28 June 2011 (has links)
Durante los últimos años en el sector del PVC plastificado existe cierta controversia con la utilización de plastificantes tradicionales basados en ftalatos, y usados de manera generalizada en la industria. Pese a que no ha sido del todo demostrado, este tipo de plastificantes presentan un riesgo tóxico potencial en el caso de que puedan migrar hacia el medio con el que están en contacto. Ello ha provocado que se haya limitado la utilización de este tipo de plastificantes en sectores como el envasado para la alimentación o el sector del juguete, en el que el producto está en contacto directo con alimentos o con niños. Sin embargo, en estos sectores, la utilización de PVC plastificado resulta en la práctica imprescindible debido al balance de propiedades que presenta el material y a la especificidad de sus procesos de fabricación. Por este motivo se están llevando a cabo investigaciones con plastificantes alternativos libres de ftalatos.
Una de las líneas de investigación abiertas es la utilización de plastificantes de origen natural y de baja toxicidad. En esta tesis doctoral se han elegido tres plastificantes para PVC de origen natural y baja toxicidad: dos epoxiésteres de ácidos grasos y aceite de linaza epoxidado. El objetivo global de esta tesis doctoral es determinar si los plastificantes de origen natural son una alternativa real a los plastificantes tradicionales basados en ftalatos. Por ello, se han llevado a cabo una serie de análisis y ensayos para determinar la viabilidad de la utilización de este tipo de plastificante en la industria.
En primer lugar, se ha llevado a cabo una optimización de los parámetros de curado con el fin de determinar si dichas condiciones son compatibles con los procesos de fabricación actuales utilizados en la industria. Se ha escogido una cantidad de los distintos plastificantes de origen natural de 70 phr, siendo ésta una formulación utilizada habitualmente en la industria. / Fenollar Gimeno, OÁ. (2011). Utilización de plastificantes naturales para la obtención de PVC flexible de bajo impacto medioambiental [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/11097 / Palancia
|
20 |
Investigación en los mecanismos de mejora de la adhesión superficial de polietileno mediante técnicas de alto rendimiento medioambiental basadas en plasma atmosféricoFombuena Borrás, Vicent 21 September 2012 (has links)
Actualmente el polietileno es uno de los termoplásticos de mayor consumo en el mundo, con una demanda anual estimada de 60 millones de toneladas. La alta demanda del polietileno ha estado directamente relacionada con su versatilidad, sus buenas propiedades físicas y la competitividad económica de sus procesos de producción, ya que, además, se considera el polímero más barato. Varios puntos fuertes lo confirman como material idóneo para muchas aplicaciones: baja densidad, buena resistencia química y mecánica, falta de olor, no toxicidad, poca permeabilidad para el vapor de agua y buenas propiedades eléctricas. Debido a este equilibrio entre propiedades químicas, físicas y económicas, el polietileno lo podemos encontrar en multitud de sectores industriales tanto de elevado como de bajo contenido tecnológico.
No obstante, presenta ciertas limitaciones en su aplicabilidad debido a sus propias características intrínsecas. Una de las principales limitaciones del polietileno, es en sectores industriales demandantes de materiales de alta calidad y prestaciones, y de mayor contenido tecnológico, como el sector de la automoción, construcción, industria alimentaria, interiorismo o aplicaciones deportivas, que requieren de una mejora en las propiedades adhesivas, no sólo del polietileno sino de todo el conjunto de los materiales poliméricos en sí, que debido a su naturaleza química no posean buenas propiedades adhesivas. Debido a esta demanda en los sectores industriales se requiere una búsqueda en la mejora de las propiedades de humectabilidad del polietileno.
En el presente trabajo se ha empleado un proceso con plasma atmosférico para mejorar la humectabilidad y las propiedades adhesivas de las láminas de polietileno. La mejora en las propiedades adhesivas se ha estudiado a través de los cambios de energía superficial a través de la determinación del ángulo de contacto para diferentes condiciones de tratamiento en función de la velocidad de paso y de la distancia existent / Fombuena Borrás, V. (2012). Investigación en los mecanismos de mejora de la adhesión superficial de polietileno mediante técnicas de alto rendimiento medioambiental basadas en plasma atmosférico [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/17194 / Palancia
|
Page generated in 0.1021 seconds