En el Laboratorio de Materiales de la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP) se vienen brindando servicios a la industria desde 1973. Actualmente el Laboratorio de Materiales de la PUCP cuenta con un prestigio ganado a lo largo de su trayectoria y brinda los servicios de los ensayos no destructivos como: Inspección Visual, Líquidos penetrantes, Partículas Magnéticas, Radiografía Industrial y Ultrasonido a las empresas más importantes del medio. En las empresas de rubro alimentario, en especial la empresa Backus tiene la necesidad de supervisar que las juntas soldadas de las tuberías de acero inoxidable, por donde se transporta miles de litros de cerveza, se encuentren bien elaboradas. Es cierto que mediante el uso de la radiografía industr ial se puede corroborar la sanidad de la junta soldada, pero lo que no detecta la radiografía es la posible oxidación (carbonización), que puede presentarse cuando no se realiza un aislamiento adecuado de argón al interior de la tubería antes de proceder a soldar, pero con el Videoscopio Lenox, del laboratorio de materiales de la PUCP, mediante la inspección visual remota si se puede hacer, pero no existe una metodología para la inspección por medio de este equipo. El presente trabajo de tesis tiene como objetivo desarrollar una metodología para inspeccionar visualmente las juntas soldadas de tuberías de acero inoxidable mayores a 4" de diámetro y con espesores hasta 3mm, empleando el Videoscopio Lenox modelo PVS. Para conseguir el objetivo planteado, la tesis detalla los criterios de aceptación y rechazo de uniones soldadas en tuberías de acero inoxidable, que nos servirá para elaborar las imágenes patrones de discontinuidades no permitidas por el código AWS D18.1. Se preparó 02 prototipos, uno para realizar el so Ideo sin purga con gas argón, el cual permitirá capturar la imagen patrón de la oxidación en una unión soldada al interior de la tubería y el segundo prototipo para realizar el soldeo con previa purga de gas argón, el cual permitirá demostrar que es indispensable purgar las tuberías de acero inoxidable para garantizar la sanidad de la junta soldada, a pesar que sea costoso por el número de metros de tubería que normalmente tienen las empresas de rubro alimentario. Se detalla las características técnicas de cada equipo que conforman el Videoscopio Lenox modelo PVS, así como sus partes más importantes, que permitirá familiarizarse con el equipo antes de usarlo. Finalmente se elabora el procedimiento para el uso del Videoscopio Lenox modelo PVS en la inspección visual remota para tuberías de acero inoxidable mayores a 4" de diámetro y con espesores hasta 3mm y se elaboran las imágenes patrones de discontin uidades no permitidas por el código AWS D18.1 haciendo uso de los prototipos preparados. / Tesis

El presente trabajo se estableció diferencias significativas en características y propiedades que existe entre uniones soldadas con ambos aportes. Las uniones obtenidas con el aporte ER4043, debido a su contenido de Si (5%), presentan una serie de características que lo hacen muy apreciado por los soldadores debido a que las uniones presentan mejor acabado superficial, mayor penetración, siendo más fácil su empleo durante la operación de soldeo, sin embargo, los inconvenientes que se pueden presentar es que se puede originar perforaciones en las planchas de aluminio de bajo espesor, además, que el cordón de soldadura presentará un color ligeramente más oscuro. Las uniones obtenidas con el aporte ER5356 presenta más salpicaduras, y se genera una gran cantidad de gases durante el proceso de soldeo debido al alto contenido de Mg (5%) que contiene, por lo que, se debe tener cuidado durante su empleo, este aporte una vez depositado, es más resistente que el ER4043, además de poderlo emplear para soldeo de materiales delgados. Los resultados encontrados en la presente investigación servirán de guía para seleccionar el aporte más conveniente entre estos dos materiales. / Tesis

En el presente trabajo se evaluó la especificación de procedimiento de soldadura para la unión disímil entre una brida y una tubería de materiales API 5L X70 PSL1 y ASTM A707 L5 F65 (no homologado por ASME) respectivamente, ambas de 24 pulgadas de diámetro y 21.5 milímetros de espesor. Los procesos de soldadura empleados fueron GTAW y SMAW, el primero para el pase de raíz y el segundo para los pases de relleno. El objetivo general de la tesis es el de calificar el procedimiento de soldadura para la unión entre la brida y la tubería antes mencionadas, con la finalidad de asegurar su implementación en el sistema de transporte de gas natural por ductos. La caracterización de los materiales base se realizó a través de ensayos de análisis químico y de tracción. El análisis químico reveló que el acero ASTM A707 L5 F65 presenta variaciones con respecto a la composición química nominal del acero ASTM A707 L5 Cl4, particularmente, en los porcentajes en peso de manganeso y molibdeno. Asimismo, se realizaron ensayos de calificación del procedimiento de soldadura. Del cupón soldado se extrajeron dos probetas para ensayos de tracción, cuatro probetas para ensayos de doblez lateral y nueve probetas para ensayos de impacto. En los ensayos de tracción la fractura se presentó en el material base y los esfuerzos máximos obtenidos fueron ligeramente mayores al esfuerzo de tracción de la junta soldada, los ensayos de doblado no revelaron defectos relevantes y en los ensayos de impacto los valores de energía absorbida por el material fueron mayores al mínimo establecido por la especificación técnica API 5L. Por otro lado, se realizaron ensayos de inspección visual y de macrografía, los cuales no revelaron discontinuidades en el cordón que afectaran la calidad del mismo. Sobre la base de los resultados obtenidos se concluyó que, según lo estipulado en el código ASME sección IX, el procedimiento de soldadura propuesto se encuentra calificado y, por consiguiente, la ejecución del cordón de soldadura entre la brida y la tubería mencionadas debe realizarse en función de dicho procedimiento. / Tesis

The present master thesis is dealing with the influence of workpiece temperature in the process loads, generated during the FSW process. The investigation is focused on welding of the magnesium alloy AZ31. To affect the initial temperature of the joining members, two different methods are investigated. by using a laser, the material is heated and soften local direct in front of the welding tool. In contrast, a heating element, located beneath the workpieces, enable the heating of a laser area. The consequences of both methods are regarded and compared in the investigation. In addition, the comparison to the conventional welding process is made. Thereby, main aspects are the rached load levels as well as surface appearance and tensile properties. the successfully reduction of process forces is obtained for both procedures; however, the tensile properties got worse. / Das Anliegen dieser Arbeit ist es, den Einfluss der Ausgangstemperatur der zu fügenden Teile auf die für den Rührreibprozess charakteristischen Belastungen zu erarbeiten. Fokus der Untersuchungen lag dabei auf dem Fügen der Magnesiumbasislegierung AZ31. Die Erhöhung der Grundtemperatur der Werkstoffe wurde dabei auf zwei unterschiedliche Weisen erzeugt. Zum einen das lokale aufwärmen und Erweichen der Fügepartner, welches durch den Einsatz eines Lasers erreicht wurde, der direkt vor dem Schweißwerkzeug angebracht war. Die andere Methode beinhaltete das Einsetzen eines Heizelementes unter den Werkstoffen. Dadurch wurde eine gleichmäßige Erwärmung über die gesamte Fläche erreicht. Im Verlauf der Untersuchung wurden die Ergebnisse beider Methoden betrachtet und hinsichtlich der Prozesskräfte sowie Oberflächenbeschaffenheit und Festigkeitseigenschaften verglichen. Dazu wurden auch Schweißungen des konventionellen Rührreibschweißverfahrens herangezogen. Als Ergebnis konnte eine deutliche Verringerung der Prozesskräfte für beide Verfahren festgestellt werden. Allerdings war eine Verschlechterung der Festigkeitswerte zu beobachten. / Tesis

The present master thesis is dealing with the influence of workpiece temperature in the process loads, generated during the FSW process. The investigation is focused on welding of the magnesium alloy AZ31. To affect the initial temperature of the joining members, two different methods are investigated. by using a laser, the material is heated and soften local direct in front of the welding tool. In contrast, a heating element, located beneath the workpieces, enable the heating of a laser area. The consequences of both methods are regarded and compared in the investigation. In addition, the comparison to the conventional welding process is made. Thereby, main aspects are the rached load levels as well as surface appearance and tensile properties. the successfully reduction of process forces is obtained for both procedures; however, the tensile properties got worse. / Das Anliegen dieser Arbeit ist es, den Einfluss der Ausgangstemperatur der zu fügenden Teile auf die für den Rührreibprozess charakteristischen Belastungen zu erarbeiten. Fokus der Untersuchungen lag dabei auf dem Fügen der Magnesiumbasislegierung AZ31. Die Erhöhung der Grundtemperatur der Werkstoffe wurde dabei auf zwei unterschiedliche Weisen erzeugt. Zum einen das lokale aufwärmen und Erweichen der Fügepartner, welches durch den Einsatz eines Lasers erreicht wurde, der direkt vor dem Schweißwerkzeug angebracht war. Die andere Methode beinhaltete das Einsetzen eines Heizelementes unter den Werkstoffen. Dadurch wurde eine gleichmäßige Erwärmung über die gesamte Fläche erreicht. Im Verlauf der Untersuchung wurden die Ergebnisse beider Methoden betrachtet und hinsichtlich der Prozesskräfte sowie Oberflächenbeschaffenheit und Festigkeitseigenschaften verglichen. Dazu wurden auch Schweißungen des konventionellen Rührreibschweißverfahrens herangezogen. Als Ergebnis konnte eine deutliche Verringerung der Prozesskräfte für beide Verfahren festgestellt werden. Allerdings war eine Verschlechterung der Festigkeitswerte zu beobachten. / Tesis

Debido a los fenómenos térmicos que se generan durante el proceso de soldadura, las partes soldadas de acero, al enfriarse, generan esfuerzos internos de tracción o compresión que afectan sus dimensiones, sus propiedades mecánicas, e incluso forman fisuras que ponen en riesgo la vida útil de una estructura metálica, sobre todo cuando ésta se encuentra sometida a cargas cíclicas. El método utilizado con mayor frecuencia para mitigar dichos esfuerzos residuales es el tratamiento térmico de alivio de tensiones, sin embargo existen otros métodos mecánicos que persiguen el mismo efecto, algunos de los cuales se basan en la inducción de vibraciones mecánicas. Esta investigación tiene por objeto medir la magnitud en la que se reducen los esfuerzos residuales post soldadura mediante el proceso de alivio de tensiones por vibraciones a frecuencias subarmónicas y contrastarla contra la reducción producida por efecto de la aplicación del tratamiento térmico de alivio de tensiones. El método utilizado en esta tesis para cuantificar la reducción en la magnitud de los esfuerzos residuales incluyó la medición de tensiones residuales mediante la técnica de difracción de rayos X (DRX). Las mediciones fueron realizadas en dos probetas idénticas sometidas al mismo proceso de soldadura en puntos cercanos a la unión soldada, y el resultado experimental reportó una reducción en la magnitud de los esfuerzos residuales longitudinales de tracción de hasta 85% en la probeta sometida al tratamiento térmico de alivio de tensiones; mientras que las mediciones fueron mixtas en el caso de la probeta sometida al proceso de alivio por vibraciones subarmónicas, pues en algunos puntos de ella no se reportaron reducciones significativas mientras que en otros se evidenció una reducción de esfuerzos residuales de hasta 45%. / Tesis

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ingeniería Sísmica / Ingeniería Civil / La presente investigación corresponde a un estudio analítico y experimental de perfiles T soldados sometidos a cargas cíclicas, con el objetivo principal, de precalificar su utilización en conexiones de momento del tipo doble T soldadas, para estructuras sismorresistentes. Se generan tambi´en, recomendaciones de dise no para la conexión, a partir del uso de las actuales normas para conexiones del tipo doble T compuestas de perfiles laminados (DST). La primera parte corresponde a una revisión bibliogr´afica. Con esta se ha construido un marco teórico que permite entender el comportamiento de la conexión completa a partir del estudio del perfil T en forma aislada. Una vez determinados los posibles modos de falla que controlan el comportamiento de los perfiles T soldados, se ha dise nado una serie de 20 probetas con 5 posibles modos de falla teóricos. Esta serie, denominada TSM ser´a estudiada en esta investigación de forma analítica mediante la construcción de un modelo de elementos finitos y luego experimentalmente a trav´es de ensayos. La segunda parte es la construcción de un modelo computacional de elementos finitos con el software ANSYS en su versión 12.1. Corresponde a un modelo 3D, este considera las no linealidades de los materiales y discontinuidades geom´etricas. La primera calibración del modelo se realizó con los resultados de una serie de ensayos monotónicos realizados, previos a esta tesis. La tercera parte es el dise no, construcción y calibración del marco experimental. En este, se han desarrollado los ensayos de perfiles T soldados de la serie TSM bajo un protocolo est´andar de carga cíclica. Los detalles de este esquema y sus componentes principales se presentan en datalle en el cuerpo de esta tesis. La cuarta parte es el estudio de la respuesta cíclica de los perfiles mediante el modelo de elementos finitos. Reproduciendo la mayoría de las condiciones de los ensayos experimentales realizados, se ha podido comparar posteriormente ambos resultados, y ´estos a su vez, respecto de lo determinado seg´un las normas consideradas para el dise no inicial de las probetas. Se determinó que el desempe no de los perfiles T soldados es homologable a su par de confección laminado. La soldadura, correctamente materializada no presenta problemas bajo ciclos de carga. El ala del perfil T soldado es la que m´as contribuye a la deformación y resistencia ´ultima. Se recomienda, para el dise no, la utilización de relaciones de espesor ala - alma cercanas a 1.25 pues permite la deformación del ala sin alcanzar la fluencia de los pernos a tracción y paralelamente, pemite desarrollar la fluencia del alma. Esta combinación es la m´as recomendada considerando rigidez, deformación y capacidad del perfil; de acuerdo a la filosofía sismorresistente y sus criterios de ductilidad. Finalmente, se presentan recomendaciones de futuras investigaciones a escala real a partir de los aportes y limiticaciones del presente trabajo.

El presente trabajo de tesis estudia las diferencias en las propiedades mecánicas que se presentan entre las uniones soldadas, de la aleación de aluminio AA6063 de 2,8 mm de espesor, en diferentes estados de tratamiento térmico, mediante el proceso GMAW empleando como material de aporte ER5356 (Al-5Mg). Los estados de tratamiento térmico en los que se soldó la aleación de aluminio AA6063 fueron tres: solubilizado y templado (W); solubilizado, templado y envejecido natural (T4); y solubilizado, templado y envejecido artificial (T6). Los cupones que fueron soldados en estado W, recibieron un tratamiento de envejecimiento luego del soldeo, equivalente a los estados T4 y T6; pasando a ser denominados W-T4 y W-T6. Los parámetros de soldeo empleados no variaron al momento de soldar, manteniendo constantes el amperaje a 124 A, el voltaje de 17,9 V, la velocidad de alimentación del material de aporte y velocidad de soldeo. La inspección visual realizada a los cupones, posteriores al proceso de soldeo, comprobó que el proceso fue realizado satisfactoriamente, al no mostrar discontinuidades, ni fisuras externas ni porosidades. Los ensayos mecánicos de tracción mostraron que la máxima resistencia a la tracción de las uniones soldadas en los diferentes estados varía entre los 192 MPa y 202 MPa, coincidiendo como zona de rotura en la ZAC; y los ensayos de dureza mostraron que la mínima dureza de las uniones en los diferentes estados, varía entre los 43 HV y 67 HV, coincidiendo de la misma manera en la ZAC como zona de mínima dureza. Se corroboró que realizando un tratamiento térmico posterior al soldeo, mejoran las propiedades mecánicas perdidas, obteniéndose los estados W-T4 y W-T6. Sin embargo, esta mejora en las propiedades mecánicas de la aleación, no es significativa, en comparación a soldarlo en los estados T4 y T6. De estos resultados obtenidos en el presente trabajo de tesis, se concluyó que para la aleación AA6063, se deberá soldar directamente en los estados T4 y T6. / Tesis

El presente trabajo de investigación tiene como finalidad el estudio del comportamiento de fisuras en uniones soldadas, para lo cual se consideró conveniente seleccionar a la mecánica de fractura clásica y al método de los elementos finitos como los medios más adecuados para abordar este fenómeno. Durante el estudio se determinó el factor de intensidad de tensiones, que es un parámetro que caracteriza la tenacidad de la fractura en materiales de comportamiento lineal. Es posible distinguir que el trabajo contiene dos partes muy bien definidas. La primera parte consiste en la modelación bidimensional de especimenes fisurados, cuyas configuraciones son muy conocidas en el ámbito de la mecánica de fractura. La segunda parte consiste en volcar la experiencia adquirida y realizar la modelación tridimensional de una unión soldada de filete que contiene una fisura superficial en las aproximaciones del cordón de soldadura. Los resultados obtenidos de la modelación de ambas partes fueron comparados con valores analíticos de diferentes autores permitiendo determinar la factibilidad del análisis de la fractura elasto-lineal mediante un software de elementos finitos. / Tesis

La soldadura por fricción batido es un proceso de soldadura en estado sólido ampliamente usado en la unión de una amplia gama de metales comúnmente difíciles de soldar por procesos convencionales, entre los que destaca el aluminio y sus aleaciones, por lo que se usa como una alternativa muy útil para obtener juntas sanas y con una resistencia superior al promedio por tales procesos convencionales. En los últimos años, han aparecido variaciones y mejoras del proceso de soldadura por fricción batido, entre los que destaca la soldadura por fricción batido bajo el agua o bajo alimentación continua de líquido refrigerante, procesos que mejoran aún más las características microestructurales y las propiedades mecánicas de las juntas de aluminio soldadas. En el presente trabajo se realizó la comparación, análisis de la microestructura y obtención de las propiedades mecánicas de juntas soldadas a tope de planchas de la aleación de aluminio AA5052-H32 de 3mm, mediante el proceso de fricción batido convencional y bajo alimentación continua de refrigerante. Se emplearon diversos parámetros de soldadura, como velocidad de rotación y avance, con el objetivo de obtener juntas sanas y sin defectos. Se evaluaron los cupones por inspección visual y examinación radiográfica y se seleccionaron los cupones con juntas sanas y sin defectos para realizar los ensayos. Se realizó microscopía óptica para comparar y analizar las regiones características de las zonas soldadas, así como ensayos de dureza y tracción a la sección de soldadura, para comparar y analizar ambos procesos realizados, así como con las propiedades del metal base. Se analizó también las superficies de fractura. Se obtuvieron juntas sanas y sin defectos a 1000 rpm y 100 mm/min empleando el proceso de soldadura por fricción batido convencional y a 1700 rpm y 80 mm/min en el proceso de soldadura bajo alimentación continua de líquido refrigerante. Se observó que el efecto de ésta última es reducir el crecimiento del tamaño de grano, lo cual resulta en una mejora de las propiedades mecánicas de la junta soldada comparada con el proceso de soldadura realizado por fricción batido convencional, obteniendo valores de resistencia a la tracción de 208.5 MPa en el caso de la soldadura por fricción batido convencional y de 217.3 MPa en la soldada bajo alimentación continua de líquido refrigerante, comparados con los 238.6 MPa en el metal base, lo que se refleja en una eficiencia del 87.4% y 91.1% respectivamente. Las probetas rompieron en el lado de retroceso (LR). Asimismo, se obtuvieron valores ligeramente mayores de dureza en la zona batida del cupón soldado bajo fricción batido con alimentación continua de líquido refrigerante y se confirmó que en la zona de menor dureza es en donde ocurre la fractura. Las superficies de fractura fueron examinadas y presentaron zonas características de fractura dúctil. / Tesis