Análisis de la aplicación de Soldadura de acero de calidad "A" mediante láser de Neodimio-YAG en construcción naval

El proceso de soldadura por láser desarrollado en los últimos años ha puesto de manifiesto las posibilidades de aplicación de esta tecnología en diferentes sectores productivos, principalmente en la industria automovilística, en la cual se han demostrado sus ventajas en términos de productividad, eficiencia y calidad. El uso de la tecnología láser, ya sea híbrida o pura, reduce el input térmico al limitar la zona afectada por el calor, sin crear deformaciones y, por tanto, disminuye los re-trabajos post-soldadura necesarios para eliminarlas. Asimismo, se aumenta la velocidad de soldadura, incrementando la productividad y calidad de las uniones. En la última década, el uso de láseres híbridos, (láser + arco) de gran potencia de Neodimio YAG, (Nd: YAG) ha sido cada vez más importante. La instalación de este tipo de fuentes de láser sólido de gran potencia ha sido posible en construcción naval debido a sus ventajas con respecto a las instalaciones de láser de C02 existentes en los astilleros que actualmente utilizan esta tecnología. Los láseres de C02 están caracterizados por su gran potencia y la transmisión del haz a través de espejos. En el caso de las fuentes de Nd:YAG, debido a la longitud de onda a la cual se genera el haz láser, su transmisión pueden ser realizada a través de fibra óptica , haciendo posible la utilización del cabezal láser a gran distancia de la fuente, aparte de la alternativa de integrar el cabezal en unidades robotizadas. El proceso láser distribuye el calor aportado de manera uniforme. Las características mecánicas de dichas uniones ponen de manifiesto la adecuación de la soldadura por láser para su uso en construcción naval, cumpliendo los requerimientos exigidos por las Sociedades de Clasificación. La eficiencia energética de los láseres de C02, con porcentajes superiores al 20%, aparte de las ya estudiadas técnicas de su instalación constituyen las razones por las cuales este tipo de láser es el más usado en el ámbito industrial. El láser de gran potencia de Nd: YAG está presente en el mercado desde hace poco tiempo, y por tanto, su precio es relativamente mayor que el de C02, siendo sus costes de mantenimiento, tanto de lámparas como de diodos necesarios para el bombeo del sólido, igualmente mayores que en el caso del C02. En cambio, el efecto de absorción de parte de la energía en el plasma generado durante el proceso no se produce en el caso del láser de Nd: YAG, utilizando parte de esa energía en estabilizar el arco, siendo necesaria menos potencia de la fuente, reduciendo el coste de la inversión. En función de la aplicación industrial, se deberá realizar el análisis de viabilidad económica correspondiente. Dependiendo de la potencia de la fuente y del tipo de láser utilizado, y por tanto de la longitud de onda a la que se propaga la radiación electromagnética, pueden existen riesgos para la salud. El láser de neodimio se propaga en una longitud de onda, relativamente cercana al rango visible, en la cual se pueden producir daños en los ojos de los operadores. Se deberán establecer las medidas preventivas para evitar los riesgos a los que están expuestos dichos operadores en la utilización de este tipo de energía. La utilización del láser de neodimio: YAG ofrece posibilidades de utilización en construcción naval económicamente rentables, debido su productividad y las buenas características mecánicas de las uniones. Abstract The laser welding process development of the last years shows broad application possibilities in many sectors of industry, mostly in automobile production. The advantages of the laser beam process produce higher productivity, increasing the quality and thermal efficiency. Laser technology, arc-hybrid or pure laser welding, reduces thermal input and thus a smaller heat-affected zone at the work piece. This means less weldment distortion which reduces the amount of subsequent post-weld straightening work that needs to be done. A higher welding speed is achieved by use of the arc and the laser beam, increasing productivity and quality of the joining process. In the last decade use of hybrid technology (laser-GMA hybrid method) with high power sources Nd:YAG lasers, gained in importance. The installation of this type of higher power solid state laser is possible in shipbuilding industrial applications due to its advantages compare with the C02 laser sources installed in the shipyards which use this technology. C02 lasers are characterised by high power output and its beam guidance is via inelastic system of mirrors. In the case of Nd:YAG laser, due to its wavelength, the laser beam can be led by means of a flexible optical fibre even across large distances, which allows three dimensional welding jobs by using of robots. Laser beam welding is a process during which the heat is transferred to the welded material uniformly and the features of the process fulfilled the requirements by Classification Societies. So that, its application to the shipbuilding industry should be possible. The high quantum efficiency of C02 laser, which enabled efficiency factors up to 20%, and relative simple technical possibilities of implementation are the reasons for the fact that it is the most important laser in industrial material machining. High power Nd: YAG laser is established on the market since short time, so that its price is relatively high compared with the C02 laser source and its maintenance cost, lamp or diode pumped solid state laser, is also higher than in the case of C02 lasers. Nevertheless effect of plasma shielding does not exist with Nd:YAG lasers, so that for the gas-shielding welding process the optimal gases can be used regarding arc stability, thus power source are saved and the costs can be optimised. Each industrial application carried out needs its cost efficiency analysis. Depending on the power output and laser type, the dangerousness of reflected irradiation, which even in some meters distance, affects for the healthy operators. For the YAG laser process safety arrangements must be set up in order to avoid the laser radiation being absorbed by the human eye. Due to its wavelength of radiation, being relatively close to the visible range, severe damage to the retina of the eye is possible if sufficient precautions are not taken. Safety aspects are of vital importance to be able to shield the operator as well as other personal. The use of Nd:YAG lasers offers interesting and economically attractive applications in shipbuilding industry. Higher joining rates are possible, and very good mechanical/technological parameters can be achieved.

Modelización de procesos de soldadura (GMAW y GTAW) de la aleación de magnesio AZ31B. Estudio y análisis del comportamiento de este tipo de uniones soldadas frente a la corrosión en medios salinos

El magnesio y sus aleaciones representan un interesante campo de investigación dentro de la ingeniería de materiales debido a los retos que plantean tanto su conformabilidad como durabilidad. Las características físicas y mecánicas del magnesio y sus aleaciones los convierten en materiales de gran interés desde el punto de vista industrial al tratarse de uno de los materiales más abundantes y ligeros en un mundo en el que día a día los recursos y materias primas son más escasos por lo que el acceso a materiales abundantes y ligeros que permitan economizar el uso de energía cobrará mayor importancia en el futuro. En la coyuntura actual es por tanto necesario revisar procesos y procedimientos, investigando y tratando de ampliar desde este punto de vista si es posible mejorar los procedimientos de fabricación de los materiales disponibles actualmente o el desarrollo de nuevos, mejores que los anteriores, que permitan ayudar a la sostenibilidad del planeta. El magnesio, pese a ser un material muy abundante y relativamente barato, presenta una serie de inconvenientes que limitan de manera muy seria su aplicación industrial, su alta reactividad en presencia de oxígeno y su mal comportamiento frente a la corrosión así como limitaciones en su conformabilidad han estado limitando su uso y aplicaciones, los investigaciones dentro del campo de la metalurgia física de este material y el desarrollo de nuevas aleaciones han permitido su empleo en múltiples aplicaciones dentro de la industria aeroespacial, militar, automovilística, electrónica, deportiva y médica. La motivación para esta tesis doctoral ha sido tratar de aportar más luz sobre el comportamiento de una de las aleaciones comerciales base magnesio más empleadas, la AZ31B, tratando de modelizar como le afectan los procesos de soldadura y estudiando desde un punto de vista experimental como se ve modificada su microestructura, su comportamiento mecánico y su resistencia frente a la corrosión. Aunque en un principio se pensó en el empleo de métodos electroquímicos para el estudio de la corrosión de estos materiales, rápidamente se decidió prescindir de su uso dada la dificultad observada tanto durante los trabajos de investigación de esta Tesis como los encontrados por otros investigadores. Mediante microdurezas se han caracterizado mecánicamente las soldaduras de aleación de magnesio tipo AZ31 en función de diferentes materiales de aporte, observándose que el empleo de las aleaciones con mayor contenido de aluminio y zinc no contribuye a una mejora significativa de las propiedades mecánicas. Se han podido establecer correlaciones entre los modelos de simulación desarrollados y las microestructuras resultantes de los procesos reales de soldadura que permiten definir a priori que estructuras se van a obtener. De igual forma ha sido posible completar un estudio micrográfico y químico completo de las diferentes fases y microconstituyentes originados durante los procesos de soldadura, gracias a estos resultados se ha propuesto como hipótesis una explicación que justifica el comportamiento frente a la corrosión de estas aleaciones una vez soldadas. Los ensayos de corrosión realizados han permitido determinar correlaciones matemáticas que indican las velocidades de corrosión esperables de este tipo de aleaciones. Desde el punto de vista del diseño, los resultados obtenidos en este trabajo permitirán a otros investigadores y diseñadores tomar decisiones a la hora de decidir qué materiales de aporte emplear junto con las implicaciones que conllevan desde el punto de vista metalúrgico, mecánico o corrosivo las diferentes alternativas. Por último indicar que gracias al trabajo desarrollado se han definido modelos matemáticos para predecir el comportamiento frente a la corrosión de estas aleaciones, se han determinado las posibles causas y mecanismos por las que se gobierna la corrosión en la soldadura de chapas de aleación AZ31B y los motivos por los que se debe considerar el empleo de un material de aporte u otro. Los modelos de simulación desarrollados también han ayudado a comprender mejor la microestructura resultante de los procesos de soldadura y se han determinado que fases y microconstituyentes están presentes en las soldaduras de estas aleaciones. ABSTRACT Magnesium and its alloys represent and interesting research field in the material science due to the challenges of their fabrication and durability. The physical and mechanical properties of magnesium and its alloys make them a very interesting materials from and industrial point of view being one of the most abundant and lightest materials in a world in which day by day the lacking of resources and raw materials is more important, the use of light materials which allow to save energy will become more important in a near future. So that it is necessary to review processes and procedures, investigating and trying to improve current fabrication procedures and developing new ones, better than the former ones, in order to help with the sustainability of the planet. Although magnesium is a very common and relatively cheap material, it shows some inconveniences which limit in a major way their industrial application; its high reactivity in presence of oxygen, its poor corrosion resistance and some manufacturing problems had been limiting their use and applications, metallurgical investigations about this material and the development of new alloys have allowed its use in multiple applications in the aerospacial, military, automobile, electronics, sports and medical industry. The motivation for this thesis has been trying to clarify the behavior of one most used commercial base magnesium alloys, the AZ31, trying to modeling how its affected by thermal cycles of the welding process and studying from an experimental point of view how its microstructure is modified and how these modifications affect its mechanical behavior and corrosion resistance. Although at the beginning of this works it was though about the using of electrochemical techniques to evaluate the corrosion of these materials, rapidly it was decided not to use them because of the difficulty observed by during this research and by other investigators. The results obtained in this thesis have allowed to characterize mechanically AZ31 magnesium welding alloys considering different filler metals, according to this study using filler metals with a high content of aluminum and zinc does not represent an important improve It has been possible to establish correlations between simulation models and the resultant microstructures of the real melting processes originated during welding processes which allow to predict the structures which will be obtained after the welding. In addition to that it is possible to complete a complete micrographic and chemical analysis of the different phases and microconstituents created during welding, due to these results and hypothesis to explain the corrosion behavior of these welded alloys. Corrosion tests carried out have allowed defining mathematical correlations to predict corrosion rates of this kind of alloys. From a designing point of view, the results obtained in this work will let other investigators and designers to make decisions taking into account which implications have the different options from a metallurgical, mechanic and corrosive point of view. Finally we would like to indicate that thanks to this work it has been possible to define mathematical models to predict the corrosion behavior, the causes and the mechanism of this corrosion in the AZ31 welding sheets have been also determined and the reasons for using of one filler metal or another, the developed simulation models have also help to get a better understanding of the result microstructure determining the phases and the microconstituents present in the welding of this alloys.

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 termomecánico de una funda para eje motriz durante el proceso de soldadura por fricción rotativa directa

La industria automotriz requiere una alta calidad en la fabricación de sus productos, tales como las fundas para diferencial, por lo que es de suma importancia tener un control sobre el comportamiento mecánico de estos productos. Los procesos de unión en estado sólido, son conocidos como procesos de unión permanente, o procesos de soldadura. Estos procesos son utilizados debido a su diversa aplicación en distintos tipos de industrias así como también en la unión permanente de materiales ferrosos y no ferrosos. La razón esencial que impulsa esta investigación es el impacto que presentan ciertas anomalías mecánicas en piezas del giro automotriz, afectando no solo la producción de estas, sino también sus costos finales. Motivo por el que se buscó desarrollar una metodología que permitió el análisis numérico de las deformaciones y deflexiones presentes así como esfuerzos y cargas en el proceso de soldadura por fricción rotativa que se encuentra en la línea 2 de la planta de SISAMEX, S.A. de C.V. En este estudio se logró desarrollar un modelo computacional para estudiar el conjunto de elementos durante el proceso de soldadura por fricción rotativa directa. La geometria de la funda-husillo influyó considerablemente en el comportamiento mecanico durante el proceso de unión. De acuerdo a los resultados experimentales y el análisis numérico se observó que los desplzamientos mayores se generan durante la fase 2, siendo en la fase 3 mínimos o nulos. Se logró replicar con éxito el proceso de soldadura por fricción rotativa mediante un análisis numérico 2D mediante un paquete comercial CAE, así mismo se realizó la simulación del proceso en condiciones ideales y modificadas mediante un análisis 3D y se validó a través de pruebas experimentales en planta.

Análisis y estudio técnico de una instalación industrial para la fabricación de tubos de acero sin costura

[ES]En este trabajo se analiza el proceso de fabricación de tubos de acero sin soldadura en la planta de Tubos Reunido Industrial (en lo sucesivo TRI) en la localidad alavesa de Amurrio. Además, se acompaña el análisis con puntualizaciones sobre las alternativas aplicables en cada paso del proceso y la conveniencia de aplicarlas en la planta estudiada. De esta manera se realiza un estudio de los procesos y equipos requeridos para los distintos pasos que se dan para fabricar tubos de acero sin soldadura de gran calidad a partir de chatarra de acero. Así mismo, dada la importancia de la calidad y el medio ambiente en la estrategia de TRI, se aporta también en este trabajo un resumen de los métodos utilizados en estas áreas.

Udal material eta makineriarentzako biltegia

Gernika-Lumoko Udalarentzat burutuko den proiektu honen helburua, Gernikako Bekoibarra industrialdean, udal material eta makineria gordetzeko pabilioi industrial bat eraikitzea da. Egitura bi solairutan banatuko da. Alde batetik, eraikin osoaren azalera izango duen behe solairuak, materialak eta makineria gordetzeko biltegiak, soldadura tailerra, aldagelak, komunak eta batzar gela hartuko ditu. Bestetik, eraikinaren aurrealdeko lehenengo eta hirugarren portikoen arteko azaleran beste solairu bat eraikiko da non, udal artxibategia, emakume zein gizonezkoentzako komun bana eta bulego bat kokatuko diren. Nabeak bi sarrera izango ditu. Eskuinaldeko fatxadan ibilgailuen joan etorrirako dimentsio handiko ate bat jarriko da. Atzealdeko fatxadan berriz, lehen solairura igo ahal izateko eskailerara emango duen ate txiki bat jarriko da. Pabilioiaren inguruetan, ibilgailuentzako aparkalekua egokituko da.

Tecnología mecánica

Índice: - La medición en el taller mecánico. Instrumentos de medida. - Trazado. - Herramientas empleadas en el taller mecánico. - Teoría de las herramientas de corte. - Fileteado. - Torno. - Control numérico. - Máquinas fresadoras. - La limadora. - Soldadura. - Abrasivos. - Forja. - Seguridad en el taller mecánico. - Bibliografía.

Evaluación del impacto radiológico ambiental de una industria NORM

[ES]El proceso de soldadura más común es la soldadura por arco metálico con electrodos revestidos. A veces ese revestimiento contiene materiales radiactivos de origen natural (NORMs). En España los electrodos más utilizados son los recubiertos de rutilo mezclado con otros materiales. El rutilo contiene algunos radionúclidos naturales detectables, por lo que puede ser considerado como un NORM. Este trabajo principalmente se centra en la aplicación de la metodología expuesta en la Guía de Seguridad 11.3 del Consejo de Seguridad Nuclear (Metodología para la evaluación del impacto radiológico en las industrias NORM), como una herramienta para obtener las dosis en una fábrica que produce este tipo de electrodo y evaluar el impacto radiológico en una instalación específica. Para ello, se aplicaron en dicha instalación los pasos requeridos por la metodología para su cumplimiento. Se analizaron los beneficios inherentes al estudio y se identificaron las zonas de radiación más altas así como la posición de los trabajadores. Habiendo hecho uso de evaluaciones de dosis llevadas a cabo con anterioridad por otros procedimientos, métodos de simulación, se establecieron las pautas de protección radiológica a seguir para el cumplimiento de dicha guía, mediante la colocación de dosímetros personales y monitores de radiación.

Ensayos no destructivos y su aplicación en la industria.

[ES]Este trabajo tiene dos objetivos principales: El primero es hacer una presentación de los Ensayos No Destructivos (END), para lograr dicho objetivo se responde a las preguntas de cómo, porque y cuando surgieron dichos métodos, así como cual ha sido su evolución histórica y su introducción en la industria. El segundo objetivo principal es la aplicación de tres END (los líquidos penetrantes, los ultrasonidos y las partículas magnéticas) en la industria, para ello se desarrolla el procedimiento a seguir por estas tres técnicas en codos de tubería sin soldadura.

Diseño y PWHT de aceros avanzados de alta resistencia para cadenas de líneas de fondeo.

202 p. El contenido de los capítulos 3,4,5 y 6 está sujeto a confidencialidad

Joyas de diseño contemporáneo elaboradas en oro, plata y otros materiales.

18 fotografías a color.

Análise do risco de incêndios urbanos do município de Maputo em Moçambique

Tese de doutoramento, Território, Risco e Politícas Públicas, Universidade de Lisboa, Instituto de Geografia e Ordenamento do Território, Universidade de Aveiro, 2015

Sistema para formação e avaliação dos operadores das máquinas de inspeção ótica automática

A montagem de circuitos eletrónicos é um processo extremamente complexo, e como tal muito difícil de controlar. Ao longo do processo produtivo, é colocada solda no PCB (printed circuit board), seguidamente são colocados os componentes eletrónicos que serão depois soldados através de um sistema de convecção, sendo por fim inspecionados todos os componentes, com o intuito de detetar eventuais falhas no circuito. Esta inspeção é efetuada por uma máquina designada por AOI (automatic optical inspection), que através da captura de várias imagens do PCB, analisa cada uma, utilizando algoritmos de processamento de imagem como forma de verificar a presença, colocação e soldadura de todos os componentes. Um dos grandes problemas na classificação dos defeitos relaciona-se com a quantidade de defeitos mal classificados que passam para os processos seguintes, por análise errada por parte dos operadores. Assim, apenas com uma formação adequada, realizada continuamente, é possível garantir uma menor taxa de falhas por parte dos operadores e consequentemente um aumento na qualidade dos produtos. Através da implementação da metodologia Gage R&R para atributos, que é parte integrante da estratégia “six sigma” foi possível analisar a aptidão dos operadores, com base na repetição aleatória de várias imagens. Foi desenvolvido um software que implementa esta metodologia na formação dos operadores das máquinas AOI, de forma a verificar a sua aptidão, tendo como objetivo a melhoria do seu desempenho futuro, através da medição e quantificação das dificuldades de cada pessoa. Com esta nova sistemática foi mais fácil entender a necessidade de formação de cada operador, pois com a constante evolução dos componentes eletrónicos e com o surgimento de novos componentes, estão implícitas novas dificuldades para os operadores neste tipo de tarefa. Foi também possível reduzir o número de defeitos mal classificados de forma significativa, através da aposta na formação com o auxílio do software desenvolvido.

Conceção e construção de um simulador de controlo de vibrações

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica