{"id":105010,"date":"2018-03-11T10:28:23","date_gmt":"2018-03-11T10:28:23","guid":{"rendered":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/sin-categoria\/reologa%c2%ada-y-plastificacion-de-las-aleaciones-ligeras-en-estado-semisolido\/"},"modified":"2018-03-11T10:28:23","modified_gmt":"2018-03-11T10:28:23","slug":"reologa%c2%ada-y-plastificacion-de-las-aleaciones-ligeras-en-estado-semisolido","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/valladolid\/reologa%c2%ada-y-plastificacion-de-las-aleaciones-ligeras-en-estado-semisolido\/","title":{"rendered":"Reolog\u00eda y plastificaci\u00f3n de las aleaciones ligeras en estado semis\u00f3lido"},"content":{"rendered":"<h2>Tesis doctoral de <strong> Jos\u00e9 Antonio Maroto Soto <\/strong><\/h2>\n<p>El sector de automoci\u00f3n, que se caracteriza por ser altamente competitivo, lo que se traduce en una constante presi\u00f3n sobre los fabricantes para que \u00e9stos lancen al mercado productos cada vez m\u00e1s evolucionados sin un significativo aumento de coste y con restricciones medioambientales cada vez mas exigentes. hay una relaci\u00f3n directa entre las emisiones contaminantes y el consumo y es obvia la relaci\u00f3n directa entre el comportamiento din\u00e1mico (seguridad y prestaciones) del veh\u00edculo y su peso. as\u00ed pues, uno de los objetivos estrat\u00e9gicos en automoci\u00f3n es el aligeramiento de los componentes del veh\u00edculo. la tecnolog\u00eda actual no es capaz de satisfacer todos estos requerimientos, s\u00f3lo es posible mediante la ruptura tecnol\u00f3gica que supone conseguir nuevos procesos de transformaci\u00f3n de materiales ligeros a bajo coste, obteniendo productos de altas prestaciones. Para ello es necesario un an\u00e1lisis cr\u00edtico de la terna materiales-producto-proceso de las soluciones tecnol\u00f3gicas actuales, estudio realizado y donde se evidencian las debilidades de los procesos actuales. desde el punto de vista de materiales, parece claro que por la diferencia de densidad, las aleaciones ligeras deben ser la primera opci\u00f3n en la b\u00fasqueda de esta ruptura tecnol\u00f3gica. dentro de los procesos existentes, concluimos que, los que presentan mejores expectativas en la relaci\u00f3n prestaciones-precio en componentes de altos requerimientos mec\u00e1nicos, son los procesos de fundici\u00f3n. analizados todos estos, no llegan a los objetivos que presenta este sector. Para poder conseguirles, se precisa una investigaci\u00f3n con la que generar el conocimiento cient\u00edfico que constituya las bases de una posible ruptura tecnol\u00f3gica. hemos puesto a punto un desarrollo experimental donde hemos correlacionado la defectolog\u00eda con las propiedades y las condiciones en los diferentes procesos de fundici\u00f3n. Utilizando nuevos c\u00f3digos de simulaci\u00f3n, validados gracias a la realizaci\u00f3n de numerosas pruebas y probetas en diferentes. En este estudio hemos concluido que los par\u00e1metros que determinan las prestaciones finales son la calidad de llenado (ausencia de inclusiones) y velocidad de solidificaci\u00f3n (microestructura fina). &#8211;\tla primera se consigue disminuyendo la turbulencia de flujo, que puede conseguirse, disminuyendo la velocidad del frente de llenado o aumentando la viscosidad del material. &#8211;\tla calidad de solidificaci\u00f3n se consigue con molde met\u00e1lico refrigerado. ambas calidades se conseguir\u00edan en un proceso de molde met\u00e1lico refrigerado llenado con material de alta viscosidad, que son los procesos semis\u00f3lidos. la investigaci\u00f3n que aqu\u00ed presentamos, relativa al comportamiento fluidodin\u00e1mico de las aleaciones ligeras en fundici\u00f3n, se ha constituido en un pilar de nuestro conocimiento, siendo la precursora de una nueva l\u00ednea y grupo de investigaci\u00f3n en la fundaci\u00f3n cidaut. la inyecci\u00f3n semis\u00f3lida se present\u00f3 como una alternativa revolucionaria en el sector de la inyecci\u00f3n, puesto que por primera vez no se cambiaban los par\u00e1metros de proceso, sino que se cambiaba el estado del material a inyectar. Esta raz\u00f3n hizo que la industria de fundici\u00f3n, fundamentalmente en los 90 se lanzara a la b\u00fasqueda fren\u00e9tica del \u00abmejor proceso\u00bb, patentando diferentes rutas para conseguir el material semis\u00f3lido; sin un an\u00e1lisis cient\u00edfico en profundidad; an\u00e1lisis que hac\u00edan las universidades, desconectadas de la problem\u00e1tica industrial. Esto dio lugar a un fracaso a nivel industrial y una p\u00e9rdida de confianza en las posibilidades de estas tecnolog\u00edas. en esta investigaci\u00f3n hemos pretendido desarrollar el conocimiento cient\u00edfico que nos permitir\u00eda el dominio del procesado de estos materiales en estado semis\u00f3lido y su posible aplicaci\u00f3n en el sector de automoci\u00f3n. se ha comenzado analizando los diagramas de fase y c\u00f3mo \u00e9stos se ven modificados cuando las condiciones se alejan de las de equilibrio (calentamiento y enfriamiento no cuasi-est\u00e1ticos; m\u00e1s pr\u00f3ximos a las condiciones de proceso real). En este caso el porcentaje y la composici\u00f3n de la fase s\u00f3lida son diferentes a las mostradas en el diagrama de equilibrio, lo cu\u00e1l empieza a delatar la influencia de la ruta seguida para tener el material semis\u00f3lido, sobre las propiedades de \u00e9ste. Asimismo se ha estudiado c\u00f3mo la velocidad de cizalla, que afecta al tama\u00f1o y forma de los gl\u00f3bulos de fase s\u00f3lida y sus aglomerados, y por tanto a la cantidad de fase l\u00edquida activa, influye de manera determinante en la viscosidad del material. finalmente se han investigado las diferentes rutas existentes para conseguir material semis\u00f3lido globular, concluyendo que la cizalla mec\u00e1nica es la m\u00e1s ventajosa por ser un proceso en un solo paso, sin posterior recalentamiento, sin oxidaci\u00f3n y sin manipulaci\u00f3n de material semis\u00f3lido. el problema que se plantea en la agitaci\u00f3n mec\u00e1nica es que se desconoce la plastificaci\u00f3n del material en el husillo, es decir, el comportamiento del material al ser sometido a cizalla y procesos de calentamiento o enfriamiento simult\u00e1neamente. Por lo tanto no se sabe como optimizar el dise\u00f1o de la geometr\u00eda en funci\u00f3n de las variables de proceso. De aqu\u00ed surge uno de los grandes objetivos de esta investigaci\u00f3n, desarrollar un modelo de plastificaci\u00f3n de las aleaciones ligeras en un husillo. Objetivo que se abordar\u00e1 en el capitulo 5. previamente es necesario conocer la relaci\u00f3n entre la variable clave en la inyecci\u00f3n semis\u00f3lida, la viscosidad, y los par\u00e1metros que influyen en ella; b\u00e1sicamente la cizalla y la temperatura. Esto constituye uno de los grandes hitos de esta investigaci\u00f3n: el comportamiento reol\u00f3gico de las aleaciones ligeras. cuando se inicia est\u00e1 investigaci\u00f3n no se tiene constancia de ning\u00fan modelo consistente. Para su desarrollo es fundamental un equipamiento que permita investigar el comportamiento de las aleaciones ligeras en las condiciones reales de proceso. Solamente hemos encontrado en la bibliograf\u00eda modelos con rangos de validez muy limitados, seguramente por la inexistencia de re\u00f3metros v\u00e1lidos para el espectro de las variables (velocidad de cizalla, viscosidad, temperatura) que se dan en los procesos de transformaci\u00f3n de aleaciones ligeras en estado semis\u00f3lido.  ante esta adversidad, hemos analizado en profundidad toda la problem\u00e1tica de la medida de la viscosidad de las aleaciones ligeras: los diferentes re\u00f3metros, sistemas de medida,  y sobre todo el origen y correcci\u00f3n de las posibles fuentes de variabilidad y error. Gracias a ello, se ha conseguido descubrir  la influencia del calor por disipaci\u00f3n viscosa y la adiabaticidad sobre la temperatura de medida o la importancia de la corrosi\u00f3n del material del re\u00f3metro por el aluminio semis\u00f3lido. Tambi\u00e9n se ha minimizado la influencia de fen\u00f3menos como la capilaridad, el efecto de weissenberg y el efecto de borde en los re\u00f3metros rotacionales, para finalmente medir el comportamiento pseudopl\u00e1stico y tixotr\u00f3pico de las aleaciones ligeras en estado semis\u00f3lido. Finalmente, se ha conseguido obtener un procedimiento de ensayo y medida que relaciona las magnitudes reol\u00f3gicas, permiti\u00e9ndonos obtener el primer modelo reol\u00f3gico basado en el modelo matem\u00e1tico de carreau yasuda que describe el comportamiento del material en todo el rango de cizalla utilizado en procesos semis\u00f3lidos que considera a la vez el efecto de la velocidad de cizalla y de la fracci\u00f3n s\u00f3lida, poniendo de manifiesto la relaci\u00f3n directa de esta magnitud con la viscosidad. Finalmente, se han analizado otros fen\u00f3menos necesarios para el estudio de la plastificaci\u00f3n, como es el tiempo de cizalla necesario para conseguir estructura globular o la correcci\u00f3n del mapa de viscosidad si el material de entrada es s\u00f3lido en granza.  cubierto este objetivo, se desarrolla un modelo de plastificaci\u00f3n de las aleaciones ligeras en estado semis\u00f3lido en husillos. Para ello, se divide el husillo en varios tramos, cada uno de los cu\u00e1les constituye un volumen de control sobre el que se aplican las ecuaciones de conservaci\u00f3n de la masa y de la energ\u00eda, obteniendo una serie de ecuaciones que despu\u00e9s de procesos iterativos, predicen las propiedades del material a la salida de cada volumen de control.  gracias al modelo de plastificaci\u00f3n desarrollado, se ha determinado la gran importancia que tiene la contrapresi\u00f3n en la plastificaci\u00f3n de las aleaciones ligeras, detect\u00e1ndose como \u00e9sta produce un perfil de velocidades del material en el husillo que facilita la separaci\u00f3n de fases e imposibilita la cizalla y el arrastre de la fase s\u00f3lida hacia la c\u00e1mara de acumulaci\u00f3n. Su estudio nos ha permitido concluir que en el caso de las aleaciones ligeras, las dimensiones de los husillos convencionales, no ofrecen suficiente cizalla para obtener fase s\u00f3lida globular. finalmente todo el modelo se ha implementado en un programa inform\u00e1tico que calcula, en funci\u00f3n de la geometr\u00eda del husillo y de las variables operativas, si existe riesgo de material no cizallado y las propiedades del material.  como conclusi\u00f3n, el objetivo que se ha conseguido en esta tesis es: generar el conocimiento necesario para poder procesar piezas de alta calidad en aleaciones ligeras en estado semis\u00f3lido. Para ello hemos desarrollado el primer modelo reol\u00f3gico que cubre el espectro de proceso de aleaciones ligeras en estado semis\u00f3lido, un modelo de plastificaci\u00f3n adecuado a \u00e9l, una metodolog\u00eda de dise\u00f1o de husillo de plastificaci\u00f3n, as\u00ed como la herramienta de c\u00e1lculo predictivo necesaria.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Datos acad\u00e9micos de la tesis doctoral \u00ab<strong>Reolog\u00eda y plastificaci\u00f3n de las aleaciones ligeras en estado semis\u00f3lido<\/strong>\u00ab<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>T\u00edtulo de la tesis:<\/strong>\u00a0 Reolog\u00eda y plastificaci\u00f3n de las aleaciones ligeras en estado semis\u00f3lido <\/li>\n<li><strong>Autor:<\/strong>\u00a0 Jos\u00e9 Antonio Maroto Soto <\/li>\n<li><strong>Universidad:<\/strong>\u00a0 Valladolid<\/li>\n<li><strong>Fecha de lectura de la tesis:<\/strong>\u00a0 19\/11\/2010<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Direcci\u00f3n y tribunal<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>Director de la tesis<\/strong>\n<ul>\n<li>Juan  Carlos Merino Senovilla<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<li><strong>Tribunal<\/strong>\n<ul>\n<li>Presidente del tribunal: alejandro Ure\u00f1a fernandez <\/li>\n<li>angel Pardo gutierrez del cid (vocal)<\/li>\n<li>Francisco Castro ruiz (vocal)<\/li>\n<li>gaspar Gonz\u00e1lez doncel (vocal)<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Tesis doctoral de Jos\u00e9 Antonio Maroto Soto El sector de automoci\u00f3n, que se caracteriza por ser altamente competitivo, lo que 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