Optimización de parámetros y modelación matemática del proceso de soldadura por láser de disco de diodos YB:YAG, aplicado en aceros avanzados AHSS

La aplicación del uso de la tecnología láser para la unión de materiales se ha incrementado sustancialmente en la industria metal-mecánica, esto se atribuye principalmente a las diferentes ventajas que tiene este proceso sobre los procesos de soldadura convencionales, como son la reducción en el costo de procesamiento, aumento de la productividad, incremento de la calidad del producto, la reducción de las zonas afectadas por el calor, la reducción de la distorsión en la piezas soldadas y además la versatilidad que representa la soldadura láser por ser un proceso sin contacto. No obstante el uso del láser para la unión de materiales en México se considera todavía una tecnología emergente, son muy pocas las industrias que han migrado de los procesos de soldadura convencionales al proceso de unión de materiales por rayo láser. Una de las industrias que ha empezado a utilizar el proceso de soldadura por láser en México, es la automotriz, en la cual constantemente se está buscado evitar un rezago tecnológico en los procesos de conformado y soldadura de piezas metálicas. Sin embargo en la actualidad, en la industria automotriz mexicana existe una gran dependencia de expertos de otros países para la supervisión, atención y el control de los procesos avanzados, como lo es el de la soldadura láser.En este trabajo, para lograr una mayor comprensión del proceso y del efecto de sus variables, se propuso aplicar una metodología de optimización en dos casos de estudio, en los cuales se utilizó una configuración de unión de soldadura a traslape con el modo de soldadura de ojo de cerradura o penetración completa, que es más bien conocida como “Keyhole welding”.

Comportamiento de alambres de una aleación de aluminio 5154A durante la deformación en frío

Los procesos en los que se involucra la deformación plástica en la industria de los metales son usados para la fabricación en masa de productos. Una de las metas mas ambiciosas de la industria es la de validar la teoría de la deformación de los materiales con el objetivo de controlar los factores que afectan el comportamiento del material sometido a deformación para asegurar sus propiedades mecánicas, para implementar los mas eficientes métodos de producción y sobre todo, para obtener productos de alta calidad. Por todo esto, la presente investigación es una aproximación experimental que busca describir el comportamiento de un alambrón de sección circular de aluminio 5154A sometida a deformación en frío hasta obtener una cinta. Las características y propiedades deseadas de dicha cinta incluyen las dimensiones 0.381mm de espesor y 9.54mm de ancho; una resistencia mecánica entre 260-300 MPa y un valor mínimo de deformación de 7.8%. La aplicación final de la cinta será la de blindaje de cables eléctricos. El proceso de laminación se llevó a cabo sobre dos alambrones de diferente diámetro inicial. Se usó un molino dúo en ambos casos. Para el alambrón de 9.5mm de diámetro inicial, se realizaron 9 pases hasta obtener una cinta de 0.38mm de espesor con recocidos parciales intercalados entre los pases de laminación. Para el alambre de 5.12mm de diámetro se realizó una serie de cinco pases para obtener la cinta. El recocido de la cinta final se hizo hasta después del último pase de laminación. Se estudió la velocidad de giro de los molinos durante el proceso de laminación. Esta variable tuvo una influencia casi nula en el comportamiento de deformación aunque al mismo tiempo fue posible determinar un valor máximo sugerido para evitar el agrietamiento del alambre a deformar, esto es, una velocidad de 0.20 m/s. El análisis de la evolución microestructural se realizó por microscopía óptica con la cual se pudo evidenciar el cambio en la morfología de los granos debido a la deformación. Los ensayos de tensión se usaron para determinar las propiedades mecánicas; éstos se hicieron para el conjunto de muestras obtenidas de la laminación tanto del alambrón de 9.5 mm de diámetro como en el de 5.12mm. Las propiedades finales de la cinta dependen principalmente del tiempo de recocido. En menor medida, el orden en que se intercalaron los recocidos parciales, también tuvo afectación en las propiedades finales. La técnica de difracción de electrones retrodispersados se usó para el análisis de la textura del material sometido a diferentes porcentajes de reducción, es decir, 14, 34 y 58 %. Con esta deformación no fue posible determinar si existe una orientación que se pueda considerar preferencial. Sin embargo, fue posible identificar la presencia de las componentes que forman la fibra b, las cuales son las componentes Cúbica, Cobre, Goss, Latón y S. La intensidad de dichas componentes se ve afectada por el grado de deformación.

Thin films of Cu, In and Sb chalcogenides as photovoltaic absorbers

Many different photovoltaic technologies are being developed for large-scale solar energy conversion such as crystalline silicon solar cells, thin film solar cells based on a-Si:H, CIGS and CdTe. As the demand for photovoltaics rapidly increases, there is a pressing need for the identification of new visible light absorbing materials for thin-film solar cells. Nowadays there are a wide range of earth-abundant absorber materials that have been studied around the world by different research groups. The current thin film photovoltaic market is dominated by technologies based on the use of CdTe and CIGS, these solar cells have been made with laboratory efficiencies up to 19.6% and 20.8% respectively. However, the scarcity and high cost of In, Ga and Te can limit in the long-term the production in large scale of photovoltaic devices. On the other hand, quaternary CZTSSe which contain abundant and inexpensive elements like Cu, Zn, Sn, S and Se has been a potential candidate for PV technology having solar cell efficiency up to 12.6%, however, there are still some challenges that must be accomplished for this material. Therefore, it is evident the need to find the alternative inexpensive and earth abundant materials for thin film solar cells. One of these alternatives is copper antimony sulfide(CuSbS2) which contains abundant and non-toxic elements which has a direct optical band gap of 1.5 eV, the optimum value for an absorber material in solar cells, suggesting this material as one among the new photovoltaic materials. This thesis work focuses on the preparation and characterization of In6Se7, CuSbS2 and CuSb(S1-xSex)2 thin films for their application as absorber material in photovoltaic structures using two stage process by the combination of chemical bath deposition and thermal evaporation.

Modificación de las propiedades de matrices cementantes mediante la adición de nanopartículas de sílice

En la presente investigación, se evaluó el efecto de adicionar nanopartículas de sílice a dos matrices cementes buscando establecer su influencia en las propiedades finales de dichos materiales. Para llevar a cabo esta evaluación, se adicionaron las nanopartículas en dosificaciones desde 0.30% - 5.0% en peso, con la finalidad de determinar la dosificación a la cual se obtienen los mejores resultados. Una de las conclusiones obtenidas de la presente investigación señala que al utilizar este tipo de materiales, el mayor reto a superar, es la correcta dispersión de las nanopartículas en las matrices cementantes, ya que de no asegurar dicha dispersión y debido a la alta energía superficial que poseen las nanopartículas, se presenta una tendencia natural a aglomerarse conformando así materiales de tamaños muy superiores a los que presentan en su estado original, perdiendo así la ventaja de su uso. Para prevenir este efecto y como resultado de la primera etapa de esta investigación, se propuso un método de mezclado en el cual se utilizó como dispersante un aditivo superplastificante (en adelante llamado SP) de base policarboxilato de calcio en dosificaciones de 0.5% en peso que se adicionó a ambas matrices cementantes. Los resultados obtenidos sugieren que algunas propiedades tales como la resistencia mecánica a la compresión, la resistencia a la flexión y sobre todo, la resistencia al ataque químico por sulfatos, se ven mejoradas mediante la adición de nanopartículas de sílice. Dicha mejoría se observó tanto en la matriz de cemento Portland como en la matriz de cemento sulfoaluminoso. Los resultados finales de la investigación mostraron que la resistencia mecánica a la compresión para un cemento Portland ordinario se mejoró hasta en un 40% a edad de 24 h cuando se adicionaron las nanopartículas en porcentaje de 0.50% en peso, sin embargo, los resultados al resto de las edades no presentaron mejoría. Para la matriz de cemento sulfoaluminoso (en adelante CSA), los mejores resultados se obtuvieron también con la dosificación de 0.50% en peso con relación al cemento, sin embargo, la mejoría no fue de la misma magnitud a la obtenida con la matriz de cemento Portland. Por otro lado, la resistencia al ataque químico por sulfatos presentó una mejoría de hasta un 80% para la matriz de cemento sulfoaluminoso cuando se adicionaron las nanopartículas de sílice. Este resultado sugiere que la matriz con nanopartículas presenta una mayor densificación propiciando por ende, un menor grado de porosidad.

Síntesis de BaBiO₃ y Sr₂Bi₂O₅ para su evaluación en procesos fotoinducidos en la degradación de rodamina b y conversión del agua.

Propósito y Método del estudio: En este trabajo se estudió la influencia del método de síntesis en las propiedades fisicoquímicas, fotocatalíticas y fotoelectroquímicas del BaBiO3 y el Sr2Bi2O5. En primera instancia, se realizó la síntesis de los materiales por la técnica de estado sólido (pos-tratamiento con molienda mecánica) e hidrotermal. Para la síntesis en hidrotermal se exploraron 3 diferentes temperaturas: 130, 150, 170 °C. Los materiales obtenidos fueron caracterizados mediante Difracción de Rayos-X (DRX), Espectroscopía de Reflectancia Difusa (ERD), Microscopía Electrónica de Barrido (MEB) y Fisisorción de Nitrógeno. Posteriormente se realizó la evaluación de las propiedades fotocatalíticas de los materiales obtenidos en la degradación de rodamina B. Las pruebas fotocatalíticas se realizaron en un reactor tipo Batch, utilizando una lámpara de Xenón de 6000 K. El estudio fotocatalítico finalizó con el cálculo de parámetros cinéticos tales como la constante de velocidad aparente (k) y tiempo de vida media (t1/2). Los resultados mostraron que el BaBiO3 sintetizado por reacción de estado sólido presentó la mayor eficiencia fotocatalitica. Para incrementar la eficiencia fotocatalitica de los materiales sintetizados se adicionaron superficialmente partículas de NiO en porcentajes de 3, 5 y 10 % al bismutato de estroncio y bario, utilizando para ello el método de impregnación. Los materiales fueron caracterizados y probados en la degradación de rodamina B. Por otro lado, para conocer el grado de eficiencia de los materiales se realizó el estudio fotoelectroquímico para determinar la posición de las bandas de conducción y valencia de cada uno de ellos. El grado de mineralización de la rodamina B se analizó mediante análisis de Carbón Orgánico Total (COT) y adicionalmente se realizaron pruebas de reproducibilidad para determinar la estabilidad de los materiales ante la exposición de ciclos sucesivos de irradiación. Contribuciones y conclusiones: Se lograron obtener los Bismutatos de Estroncio y Bario mediante la reacción en estado sólido a 800 y 900 °C. Mientras que por el método de hidrotermal se obtuvieron los materiales a 130, 150 y 170°C, seguido de un tratamiento térmico a 700°C. Los resultados de electroquímica mostraron que el material de Sr2Bi2O5 es apto para generar procesos de oxidación y reducción. La adición de NiO no proporcionó mejora en la eficiencia fotocatalítica, lo que se atribuyó a las aglomeraciones de partículas sobre la superficie de los materiales. Los materiales obtenidos por estado sólido presentaron la mayor actividad fotocatalítica en degradación de rodamina B, comparados con los obtenidos por el método de hidrotermal, por lo que el factor que domina la actividad fotocatalítica de estos materiales fue principalmente la cristalinidad. Además los materiales presentaron buena estabilidad ante ciclos sucesivos de irradiación y mostraron un buen grado de mineralización de la rodamina B.

Estudio comparativo sobre tendencias en investigación de Ingenieros Administradores de Sistemas e Ingenieros Mecánicos Administradores.

El presente estudio compara el grado de desarrollo de competencias requeridas para el desarrollo de proyectos de investigación por estudiantes de ingeniería de la Universidad Autónoma de Nuevo León (UANL). Utilizando una muestra de 70 estudiantes de los programas educativos Ingeniero Administrador de Sistemas (IAS) e Ingeniero Mecánico Administrador (IMA) de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (FIME) de la UANL. Se realizó un análisis exploratorio estudiando los datos cuantitativos mediante estadística descriptiva. Los resultados de la investigación permiten observar las características de los estudiantes de cada carrera y lo que fortalece su perfil profesional hacia la investigación de los estudiantes de la carrera Ingeniero Administrador de Sistemas (IAS) e Ingeniero Mecánico Administrador (IMA).

Effect of milling time on mechanical properties of fly ash incorporated cement mortars

Abstract. Currently, thermal energy generation through coal combustion produces ash particles which cause serious environmental problems and which are known as Fly Ash (FA). FA main components are oxides of silicon, aluminum, iron, calcium and magnesium in addition, toxic metals such as arsenic and cobalt. The use of fly ash as a cement replacement material increases long term strength and durability of concrete. In this work, samples were prepared by replacing cement by ground fly ash in 10, 20 and 30% by weight. The characterization of raw materials and microstructure was obtained by Scanning Electron Microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD). The final results showed that the grinding process significantly improves the mechanical properties of all samples when compared replacing a mortar made with cement by ground fly ash and the reference samples without added fly ash. The beneficial effect of the ground fly ash can increase the use of this product in precast concrete industry

Accelerated and natural carbonation of concretes with internal curing and shrinkage/viscosity modifiers

Abstract In many parts of the world, corrosion of reinforcing steel in concrete induced by carbonation of the concrete continues to be a major durability concern. This paper investigates the accelerated and natural carbonation resistance of a set of seven concretes, specifically evaluating the effects of internal curing and/or shrinkage/viscosity modifiers on carbonation resistance. In addition to five different ordinary portland cement (OPC) concretes, two concretes containing 20 % of a Class F fly ash as replacement for cement on a mass basis are also evaluated. For all seven concrete mixtures, a good correlation between accelerated (lab) and natural (field) measured carbonation coefficients is observed. Conversely, there is less correlation observed between the specimens’ carbonation resistance and their respective 28 days compressive strengths, with the mixtures containing the shrinkage/viscosity modifier specifically exhibiting an anomalous behavior of higher carbonation resistance at lower strength levels. For both the accelerated and natural exposures, the lowest carbonation coefficients are obtained for two mixtures, one containing the shrinkage/viscosity modifier added in the mixing water and the other containing a solution of the same admixture used to pre-wet fine lightweight aggregate. Additionally, the fly ash mixtures exhibited a significantly higher carbonation coefficient in both exposures than their corresponding OPC concretes.

Estudio experimental del comportamiento de muros de mampostería confinada de bloques de concreto sometidos a cargas laterales cíclicas reversibles: caracterización de la respuesta y modelación analítica.

La mampostería confinada es uno de los sistemas constructivos más utilizados en el mundo. El estudio de su comportamiento ante cargas cíclicas es de vital importancia, ya que permite predecir su respuesta ante este tipo de solicitaciones. En este estudio se caracterizaron las respuestas asociadas al comportamiento cíclico y la inclusión en el rango inelástico de los muros de mampostería confinada, de bloques huecos de concreto.

Transporte de nano SiO₂ por migración a través de materiales cementantes

Uno de los nanos materiales más investigados actualmente es la nano-sílice, la cual ha despertado el interés de muchos investigadores debido a que está aportando grandes beneficios a los materiales base cemento. La nano-sílice ha demostrado que mejora las propiedades de los materiales cementantes tanto en estado fresco como en endurecido. Puede modificar las propiedades reológicas o la trabajabilidad en estado fresco, así como la resistencia a la compresión y la porosidad de las estructuras después de la etapa de endurecimiento. Es por esto que estas nano-partículas representan la oportunidad de realizar importantes avances que permitan optimizar el uso de los recursos actuales y el aprovechamiento de los materiales cementantes. En este trabajo, se está estudiando la posibilidad de utilizar la nano-sílice como un tratamiento superficial que ayude a disminuir el impacto del medio ambiente en estructuras en servicio que puedan presentar un cierto deterioro. Se analiza la utilización de nano-partículas en concreto en estado endurecido con el fin de mejorar su desempeño y sus aspectos de durabilidad. Por medio del método de migración electroquímica, basado en el transporte de partículas con cierta carga bajo la acción de un campo eléctrico, se favorece la penetración de nano-partículas de sílice hacia el interior de un mortero de cemento Portland desde una cara expuesta a una solución coloidal. Las partículas se mueven por acción del campo eléctrico hacia el ánodo situado en la cara opuesta de la probeta de mortero, dando lugar a una interacción química con la microestructura de la matriz cementante. Se ha observado que las partículas de sílice en esta solución coloidal empiezan a aglomerarse después de cierto periodo de tiempo y solidifican sobre la superficie expuesta de la probeta de mortero. Este material sólido ocasiona que la cantidad de corriente que circula por el circuito disminuya y por consiguiente baje la efectividad del mismo, ya que las partículas con carga eléctrica se mueven con mayor dificultad en medios solidos que en líquidos. Se encontró que la incorporación de nano-partículas de sílice a la matriz de mortero endurecido puede afectar el desempeño de una manera positiva frente a la penetración de cloruros, carbonatación y absorción de agua por capilaridad. De acuerdo a las respuestas eléctricas durante el tratamiento, se encontró que la resistencia eléctrica de las probetas aumenta, lo cual puede relacionarse con la modificación del sistema poroso debido al efecto filler de las nano-partículas; es decir, al refinar los poros, las cargas eléctricas encuentran menos espacio para moverse. Además las nano-partículas afectan químicamente a las fases de la pasta del cemento, ya que se encontró por microscopia electrónica de barrido que a una distancia entre 1.5 y 2 mm, aparecen aglomerados que enriquecen de silicio a las fases de la matriz del mortero y en otros casos, la migración cambia totalmente la apariencia del mortero y ocasiona valores de relaciones Ca/Si muy por debajo de los valores convencionales registrados en la literatura, con lo que es posible pensar que puede existir una actividad puzzolanica.

Indicadores como información base para el análisis del desempeño ambiental: huella hídrica, huella ecológica y huella de carbono

Realizar un estudio íntegro de la literatura sobre los indicadores de sostenibilidad ambiental cuya trascendencia y ponderación los coloca como los más importantes en la actualidad