Colda Continua Cobre
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Colda Continua Cobre
Me gustaría agradecer a mis colegas en la Universidad de Dundee y Rautomead Ltd, por su apoyo que
hizo posible la etapa final de la presentación.
Abstracto
Comparación del proceso de colada continua con otros métodos térmicos, como la extrusión continua
destacó que, en general, las propiedades mecánicas de los materiales de colada continua son más bajos
que los materiales de termomecánica métodos. Sin embargo, las varillas de aleaciones de fundición
continua son baratas de producción y simples de fabricante.
Por lo tanto, los objetivos clave de esta investigación fueron (a) aumentar la comprensión de
la Comportamiento de solidificación de algunos de importancia industrial de fundición continua no
ferrosa aleaciones, (b) para definir un mayor rango de aleaciones y técnicas de procesamiento aguas
abajo que podría hacer uso de tecnología de colada continua, (c) para determinar capacidades mejoradas
de validación del proceso de colada continua y (d) definir nuevas capacidades en términos de equipos de
fundición.
La mayoría de esta tesis doctoral se centró en mejorar la corriente continua tecnologías de financiación y
desarrollo de la capacidad de financiación de una gama de cobre y aleaciones no de cobre.
El análisis en esta tesis doctoral ilustra que el metalúrgico y mecánico las propiedades de los componentes
móviles por colada continua son aceptables, y que este método podría ser un método de producción de
reemplazo para materiales como el plomo aleaciones y varias varillas de aleación de cobre, por ejemplo
Cu Mg y Cu Ag; Sin embargo, en el caso de Tubos de cobre desoxidado con alto contenido de fósforo
(DHP), el rendimiento del yeso el material fue menos que el proceso de extrusión o laminación planetaria.
Esta tesis doctoral también tiene comentarios sobre los parámetros que controlan la
solidificación proceso para mejorar la calidad de las varillas / cuencas de aleaciones fundidas. Usando
específico parámetros de financiación, una diferencia significativa basada en la resistencia a la tracción y
el alargamiento se ha ilustrado el porcentaje, y se encontró que estos las propiedades mecánicas de
varillas y curvas de cobre moldeadas continuamente. Esto significante la diferencia es como resultado
solo del cambio en los parámetros de lanzamiento, sin diferencia en la tecnología química del material, o
el método general de producción. Estas los parámetros fueron (1) tasa de flujo de agua, (2) velocidad de
colada, (3) distancia de extracción, (4) derretimiento temperatura, (5) ciclo de limpieza, (6) dirección de
colada continua y (7) superrefrigerador tamaño.
El nuevo conocimiento creado y la comprensión adquirida durante el curso de esta investigación mejoró
la capacidad de la compañía en el mercado con capacidades competitivas mejoradas y el potencial de
ingresar a nuevos mercados, liderando al crecimiento de las ventas en los sectores existentes y al
crecimiento significativo a largo plazo en nuevos áreas de aplicación técnicamente desafiantes
Capítulo 1 Introducción
1.1 Antecedentes del estudio
El cobre y las aleaciones de cobre ocupan el tercer lugar detrás de los materiales de hierro y acero, así
como aleaciones de aluminio en la industria. El cobre es uno de los metales más antiguos conocidos, que
puede serutilizado en varios rangos de aplicaciones cuentos como dispositivos electrónicos, cableado
eléctrico, cables, bombas de refrigeración y plomería, debido a semejantes características excelente
conductividad térmica y conductividad eléctrica, buena resistencia a la corrosión y buena maquinabilidad.
A nivel mundial, un millón de toneladas de cobre al año son producidas por proceso de lanzamiento Los
productos de línea continua son comparativamente más baratos que aquellos producido por procesos de
extrusión. Teniendo en cuenta las ventajas del futuro continuo productos, incluidos los costos más bajos,
si sus propiedades metalúrgicas y mecánicas son aceptable, este método puede reemplazar otros
procesos de fabricación. Por lo tanto, comprender el proceso y sus parámetros es muy útil y ese ncial.
La compañía es líder del mercado mundial en tamaño pequeño / mediano (menos de 10k toneladas pa)
máquinas con sus clientes principales trabajando en la producción de alambre.
Para soportar las ventas de máquinas, Rautomead lleva a cabo un I + D en la formación de metales
y desarrollo de tecnologías de procesamiento, con énfasis específico en un peso más ligero y aleaciones
con mayor conductividad.
Los mercados de crecimiento Rautomead (clientes que comercial alambre / partes para el
automóvil, aeroespacial y riel de alta velocidad) son impulsados por la tecnología, que requieren nuevas
aleaciones que pueden ser procesado para producir alambre / lámina / partes más engadas, más ligeras
y de mayor conductividad. UN abordar estas oportunidades, el negocio tiene como objetivo comprender
cómo sus máquinas y sus capacidades de procesamiento, se pueden modificar para producir fondos /
materias primas aleadas complejas.
La amplia experiencia de la compañía en colada continua indica que su conocimiento es considerable. Sin
embargo, una medida que las aplicaciones se vuelven más exigentes Los términos de las aleaciones y las
características del producto moldeado, hay una necesidad de entender Por qué ciertos parámetros
afectan el rendimiento del procesamiento descendente de su fundición producción de máquinas e
investigación mecanismos de mejora.
El impulso continuo por parte de los usuarios finales de materiales de mayor rendimiento significa que el
crecimiento las oportunidades implican proporcionar una capacidad para fundir de forma eficiente
aleaciones sofisticadas un estándar de alta calidad que permite un procesamiento descendente confiable
y un mayor valor productos finales. Estas máquinas también generan grandes márgenes (ganancias) que
el estándar máquinas de colada Mejorar la comprensión del diseño y las variables de proceso necesario
para explotar de manera efectiva estas oportunidades de alto margen.
La competencia de los países de bajos salarios (como China o India), aunque no presente de una manera
seria en este momento, es una posibilidad Desarrollando su intelectual los activos en el conocimiento del
proceso de la financiación, Rautomead puede mantener su ventaja sobre la competencia.
Sin embargo, la empresa no tiene el conocimiento y la experiencia para llevar a cabo una escala
múltiple material de investigación material fundamental y las habilidades para analizar datos materiales
con el objetivo de crear modelos confiables para informar el diseño del producto basado en el
conocimiento de diferentes propiedades de materiales.
1.3 Objetivos
. Comparación de la colada continua y la otra fabricación aditiva procesos tales como extrusión, dibujo y
laminación planetaria. . El desarrollo de una gama de aleaciones de color elementos de aleación cuentos
como Zr, Mg, Sn, Ag. . El desarrollo de la capacidad de fundición para metales y aleaciones no de cobre
como aleaciones de plomo por tecnología de colada continua . . El desarrollo de la capacidad de fundición
para la producción de cobre DHP . El desarrollo de la capacidad de fundición para producir bronce nuevo.
Esto finalmente mejorará la competitividad de la compañía y abrirá nuevos mercados. Estos también
pueden informar y mejorar el diseño del producto y el proceso para la corriente productos y productos
de aleaciones no ferrosas de colada continua, especialmente cobre y Aleaciones de cobre.
que comprende (a) diferencias entre la colada continua y otras mecánicas térmicas métodos y (b) la
eficiencia de varios parámetros de fundición en propiedades mecánicas de moldear continuamente el
producto para comprender el efecto del refinamiento del grano Técnicas que utilizan el método térmico.
Resultados de experimentos y análisis de datos en general ser discutido y explicado en capítulos
individuales Las conclusiones finales de este estudio se explican en cada capítulo.
Este proyecto de doctorado se centra en la colada continua de cobre y aleaciones de cobre producidas por
la Maquinaria de Fundición Rautomead. En particular, se ha logrado un progreso significativo
en estableciendo un rango de técnicas de análisis relevantes, y una cantidad significativa de datos se ha
dado que ha beneficiado directamente a una serie de investigación y desarrollo proyectos. El trabajo de
investigación se ha centrado principalmente en la caracterización de materiales de principalmente varillas
y capas de aleación de cobre fabricados por los procesos de colada continua. los El trabajo de
caracterización de estos materiales ha sido importante para evaluar y comparar productos de aleación de
cobre de colada continua, y para mejorar la capacidad y el rendimiento del proceso y equipo de colada
continua.
Para optimizar los procesos de financiación y mejorar el rendimiento del alumno principal aleaciones de
cobre, el siguiente trabajo de caracterización se ha llevado a cabo:
Capítulo 1 Introducción
El capítulo uno incluye una breve descripción y antecedentes del estudio, problema declaraciones y
objetivos clave del estudio.
Una revisión del proceso de colada continua, Maquinaria, ventajas y desventajas sera discutido
Capítulo 3: Revisión de la literatura (refinamiento del grano de cobre fundido continuo Aleaciones: una
revisión de métodos químicos, térmicos y mecánicos)
Los hallazgos del Capítulo 3 son centrales para este proyecto. Este capítulo presenta un breve revisión de
técnicas de refinación del grano de aleaciones de cobre de colada continua, una comparación de los
métodos térmicos, productos químicos y sus ventajas y limitaciones. Estos proporcionaron información
útil para obtener una comprensión profunda de la exacta efecto de las técnicas de refinación de grano
sobre las propiedades físicas y mecánicas de aleaciones de cobre fondos continuamente que
proporcionan indicadores para futuras direcciones de investigación.
En el Capítulo 4, las herramientas de análisis y medición que utilizan este proyecto son introducido .
Aunque muchas de estas técnicas son herramientas científicas estándar, hijo importante para explorar y
comprender el mecanismo y los principios físicos. Preparación de muestra de metalografía, microscopio
óptico digital, SEM / EDX, extensible la máquina y el espectrómetro se explican por separado.
El objetivo principal de este capítulo es comparar las propiedades físicas y mecánicas de muestras de tubo
de cobre DHP (alto contenido de fósforo desoxidado) preparadas por diversos procesos industriales
cuentos como fundición, trefilado y recocido, laminación planetaria y extrusión. Los tamaños de grano
promedio de estas muestras se investigaron de acuerdo con norma ASTM E112 usando un procedimiento
planimétrico y un nuevo método, que será en lo sucesivo denominado "método de conteo total de grano".
Propiedades mecánicas de El tubo de cobre DHP de colada continua se ha llevado a cabo a través de una
prueba de expansión de derivada.
En el Capítulo 6, se llevó a cabo una investigación para comprender los efectos de varios parámetros de
solidificación en las propiedades físicas y mecánicas del molde continuo barra de cobre. En el presente
trabajo, el impacto de algunos parámetros efectivos en la tracción resistencia y porcentaje de
alargamiento de las aleaciones de cobre fabricadas por colada continua
la tecnología fue investigada. Estos son los resultados: (1) tasa de flujo de agua, (2) fundición velocidad,
(3) elemento de aleación, (4) distancia de extracción, (5) temperatura de fusión, (6) ciclo de limpieza, (7)
dirección de colada continua y (8) tamaño de súper enfriador.
El objetivo de este capítulo es investigar las propiedades físicas y mecánicas de la adición de antimonio
(1.25% en peso) (Sb) a plomo (Pb). El proceso de colada continua fue aplicado a una aleación Pb y Pb1.25%
Sb, para estudiar la eficacia de la aleación elementos sobre microestructura y propiedades mecánicas, así
como para estudiar el relación entre la microestructura y las propiedades mecánicas de la
financiación continua Pb y varilla Pb-Sb.
Capítulo 8: Investigación de la distribución del plomo en tres diferentes Combinaciones de materia prima
de latón
El objetivo principal de este capítulo es investigar la distribución del plomo en un nuevo moldeado
continuo de aleación de latón con plomo (pendiente de aplicación con Copper Development Asociación -
CDA) con tres combinaciones diferentes de materia prima de bronce.
Capítulo 9: Conclusión
Las conclusiones finales de este estudio y las recomendaciones para futuras investigaciones están
en Capítulo 9.
Capítulo 2 - Casting continuo
En esta sección, antecedentes, aplicaciones, procedimientos y tipos de fundición continua se introducen,
seguido de una revisión de las partes principales de una máquina de colada continua.
La Figura 2-1 muestra el dibujo original de Bessemer que ilustra el principio de producción de losas
metálicas que se considera el primer método de colada continua en el mundo.
Figura 2-1: equipo de colada continua original de Bessemer que utiliza un rodillo refrigerado (Birat JP,
2004)
El primer sistema horizontal de calor cerrado para colada continua fue desarrollado por un Ingeniero
sueco para la producción de barras de hierro fundido en 1914 y luego en 1938 primero
exitosa máquina de colada continua utilizando grafito como los materiales del molde diseñado. Hasta
ahora, la tecnología de colada continua se ha desarrollado mediante la instalación de varios aplicaciones
robóticas en diferentes áreas de la maquinaria de colada continua, por ejemplo La figura 2-2 muestra el
muestreo de acero robótico, la figura 2-3 muestra la temperatura robótica Sistema de medición (Juergen
Meisel, 2014) y la Figura 2-4 muestra cobre automático alimentación con cátodo en Rautomead
(http://www.rautomead.co.uk/).
Figura 2-2: LiquiRob instalado en LOP para el muestreo en colada continua de losa de acero (Juergen
Meisel, 2014)
Descripción: Descripción: Descripción: O: \ Doc \ phd - graphite die \ PhD doc \ Picture \ robot 1.jpg
Figura 2-3: LiquiRob durante la medición de temperatura en POSCO Gwangyang para medición de
temperatura en colada continua de losa de acero (Juergen Meisel, 2014)
Descripción: Descripción: Descripción: O: \ Doc \ phd - graphite die \ PhD doc \ Picture \ robot 2.jpg
La colada continua es un proceso de fusión y solidificación continua. Como particular ejemplo, como se
muestra en la Figura 2-5, la colada continua de Rautomead consiste en un grafito elemento de calefacción,
horno calentado con horno de crisol de grafito y horno de retención, junto con el conjunto de troquel de
grafito y súper enfriador con el mecanismo de extracción controlado por un servomotor basado en PLC
(controlador lógico programable).
Figura 2-5: Sección a través de rautomead RS upwards verticales de colada continua horno
. La aleación de aluminio para aplicaciones especiales es moldeada por máquinas verticales. . La mayoría
de las fondos de acero requieren flexión y / o flexión del cordón solidificante producido por máquinas
curvas. . La fundición horizontal se usa tanto con aleaciones no ferrosas como con acero. . Para minimizar
la cantidad de rodadura requerida, la fundición de bandas finas es una alternativa método para acero y
otros metales en mercados de baja producción (Thomas, 2001).
Según el material y el tamaño de la sección, el proceso de colada continua de aleaciones de cobre para
producir palanquillas redondas para el procesamiento de extrusión, forjado o trefilado (Nairn, 2013) y
(Wilson, 1999):
1- Cobre sin oxígeno 2- Aleaciones de conductor de cobre 3- Una amplia gama de aleaciones de la
ingeniería en cobre 4- Aleaciones de oro y plata 5- Aleaciones de cinc y zinc 6- Plomo y aleaciones de
plomo (nuevo proyecto)
Rautomead es un especialista en colada continua de metales no ferrosos y es bien conocido como uno de
los mejores fabricantes de tecnología de colada continua de:
(a) Fundición hacia arriba para alambrón y carcasa de tubo (b) Fundición horizontal para palanquilla,
banda y varilla también
Hasta 32 hilos (8-30 mm de diámetro ) . 15,000 a 30,000 tonos por año de rendimiento . Hasta 3600 (Kg
/ Hr) de salida . El espacio requiere aproximadamente 20 m x 50 m . Alimentación de cátodo automático .
Control del PLC
. Hasta solo 5 hilos (8-30 mm de diámetro ) . Hasta solo 3.500 tonos por año . El espacio requiere
aproximadamente 20 mx 50 m . Alimentación de cátodo automático . Control del PLC
Aparte de esto, Rautomead se combina con SMS Meer's Schumag y la division de copper para ofrecemos
un nuevo proceso de fabricación de bombas de cobre. El Rautomead echó el tubo hacia arriba el proceso
de fundición vertical produce conchas de cobre que se forman en bobinas.
La tecnología de colada continua para paredes de cobre finos puede producir altos exterior de diámetro
de 38 mm, 42 mm y 52 mm (nuevo proyecto). Continuo de RS el moldeo funciona con la tecnología de
horno de grafito Rautomead que se puede usar con sistema automatizado de alimentación del cátodo.
Estos se procesan posteriormente en SMS Meer equipo para dar como resultado un producto terminado
a través de una máquina de sobra, recocido, y luego dibujado.
La figura 2-6 muestra el esquema de la fábrica vertical de colada continua y la figura 2- 7 muestra la fábrica
de colada continua vertical real.
La mayoría de los análisis realizados en esta tesis doctoral es sobre el material moldeado verticalmente en
lugar de horizontalmente Esto se debe a que el vertido continuo vertical tiene en general (a) mayor
velocidad de lanzamiento que la horizontal, (b) requiere menos tiempo de cambio de la matriz, (c) tiene
mayor la eficiencia de producción y (d) es en general un proceso más seguro.
Las máquinas de colada continua horizontal Rautomead están diseñadas para producción de una amplia
gama de aleaciones de ingeniería basada en cobre, como latones, bronces, bronces de aluminio, etc. Las
máquinas de aleación de ingeniería Rautomead se puede usar como hornos integrados fundición y
fundición máquinas de aleación de ingeniería o como la celebración y máquinas de colada alimentadas
con metales líquidos prealeados de un horno de fracción primaria, dependiendo de la aleación, el tamaño
de la sección y la salida deseada. La figura 2-8 (a) muestra la colada continua horizontal de palanquilla y
la figura 2-8 (b) muestra la tira de colada continua horizontal.
Descripción: Descripción: Descripción: O: \ Doc \ phd - troquel de grafito \ doc. Doc \ Picture \
HORIZONTAL casting para billet b.jpg Descripción: Descripción: Descripción: O: \ Doc \ phd - troquel de
grafito \ PhD doc \ Picture \ HORIZONTAL casting for strip c.jpg
1- Huella de la fábrica (espacio): la huella de fábrica se define como la forma y el tamaño de la área que
ocupa algo Para la maquinaria de colada continua, la huella de fábrica requiere dependiente del método
de manejo del cátodo y las bobinas de barra. los Las máquinas de la serie Rautomead RS son muy
compactas y requieren poco espacio en el piso de la fábrica. Como ejemplo en particular, el modelo RS
2200/8/8 tiene una huella de solo 15 metros por 5 metros y una altura de 4.5 metros. También para
máquinas Rautomead, sin fundaciones especiales hijo requeridos. Un piso de hormigón armado normal
de 150 mm de espesor es suficiente.
2- Consideraciones ambientales: el proceso de Rautomead usa resistencia limpia horno y por lo tanto es
inherentemente limpio. La fusión del cobre en el sistema no emite humos y no se produce efluente. Los
niveles de sonido también son normales.
3- Horas de funcionamiento: las máquinas de la serie Rautomead RS pueden trabajar siete días una
semana y no será necesario detener la máquina. Sin embargo, se recomienda detener el máquina para la
atención de mantenimiento cada seis meses. Si, por otras razones, es necesario
para detener la máquina, puede dejarse en modo "en espera", con el fondo fundido en el crisol
4- Uso de grafito: El sistema de colada continua Rautomead se basa en electricidad calentamiento por
resistencia de sus hornos. La tecnología Rautomead para colada continua es único porque usa grafito para
crisol, troqueles y elementos de calentamiento.
El grafito solo puede funcionar en una atmósfera no oxidante. Por lo tanto, crisol y muere el conjunto
debe estar alojado en un horno sellado y protegido con un gas inerte. Más alta grado de cobre, latón,
bronce de estaño, bronce fosforado, bronce de aluminio puede ser exitoso moldear en un conjunto de
crisol / matriz de grafito
El cátodo normal de cobre tiene oxígeno y el uso del grafito podría reducir el nivel de oxígeno que es
particularmente adecuado para la producción de alta pureza, alta calidad libre de oxígeno varillas de
cobre y aleaciones de cobre como cobre plata, cobre magnesio, cobre estaño, etc.
Habitualmente, cada línea de colada continua consta de un horno de fundición y una explotación Horno
con hebra fundida doble. Cada hebra de hechizo consistirá en una unidad extraíble , unidad de enrollado,
sistema de enfriamiento y fuente de alimentación junto con todos los accesorios. Como se muestra en la
Figura 2-5, la colada continua de Rautomead también consiste en un elemento de calentamiento de
grafito, un horno calentado con horno de crisol de grafito y un horno de retención, junto con un conjunto
de troquel de grafito y súper enfriador con mecanismo de extracción controlado por servomotor basado
en PLC
Los principales componentes de las máquinas de colada continua RS son los siguientes :
El horno de resistencia está en un cuerpo de horno y un marco de horno y se utiliza para fundir cátodo de
cobre o chatarra en líquido y mantener el líquido a una temperatura constante. Un crisol es un contenedor
que se usa para sostener las aleaciones para fundir en un horno que necesita resistir las temperaturas en
los metales de fusión. El crisol está hecho por alta temperatura resistente materiales. Estos materiales
pueden resistir las temperaturas más altas en el trabajo de fundición de metales. El crisol de grafito puede
soportar la temperatura alta y tiene buena resistencia a las erosiones químicas y choque térmico. El efecto
reductor natural del grafito el material ayuda a asegurar la desoxidación completa del cobre y evita la
contaminación de la fusión por partículas refractarias. Estas propiedades hacen que los crisoles de grafito
sean muy adecuados
para uso en la fusión de aleaciones de cobre. (P.Prabhakara Rao, 2014), (Percy, 1861) y (Nairn, 2013). La
Figura 2-10 muestra el crisol de grafito Rautomead.
Descripción: Descripción: Descripción: O: \ PhD \ Doc \ phd - troquel de grafito \ PhD doc \ Picture \
graphite crucible.jpg
El grafito se ha usado durante mucho tiempo como elemento de calentamiento. Para la fusión de algunos
metales, es necesario a veces para proporcionar temperaturas de hasta 2.000 C. El grafito tiene un
bajo coeficiente de expansión. Los materiales de grafito también se vuelven más fuertes mientras que su
temperatura aumenta Entonces, el grafito puede operar a más de 2000 ° C. Aparte de esto, el bien la
conductividad eléctrica del grafito permite que el grafito se use como elementos de calentamiento en un
sistema. calefacción de horno de resistencia de bajo voltaje 450 kWh es la potencia requerida para fusión
y financiación Las características clave de la tecnología Rautomead es el uso de grafito crisoles y
elementos de calentamiento de resistencia eléctrica. Estas características hacen que Rautomead
sea diferente de todos sus competidores. Los elementos de calentamiento de la resistencia de grafito
están ubicados alrededor del crisol. Mediante un diseño adecuado del elemento, la calefacción puede
estar sometida a cualquier área en particular, como zona de fusión y entrada de troquel. (F., 1990) y
(Patente No. Patente de los Estados Unidos US 3395241 A, 1968) y (Nairn, 2013). La Figura 2-11
Ilustra el Elementos de Calentamiento de grafito rautomead
Las principales características que deben tener el molde de fundición son las siguientes: alta
temperatura conductividad, buena maquinabilidad, larga duración, resistencia al desgaste, una alta
fusión temperatura, resistencia al choque térmico, baja tensión de baja temperatura, baja
fricción coeficiente y debe tener una alta resistencia al agotamiento y la tensión. De acuerdo con todas las
características anteriores, el material utilizado generalmente para fabricar el molde de fundición es
grafito Las características clave del grafito, como el aumento de la fuerza a una temperatura más alta, alta
conductividad térmica, alta resistencia al choque térmico, buena electricidad conductividad, no
humectante, fácil de mecanizar, relatividad suave, alta lubricidad y porosidad todo lo que hace que el
grafito sea adecuado para la colada continua de cobre de alta calidad. (Rodriguez, 1999).
Como un ejemplo en particular, en la producción de 8 mm de diámetro, la varilla de cobre sin oxígeno, los
injertos de fondos de fundición que se pueden obtener alrededor de 12 toneladas de varillas que
representan 'vida útil' de grafito muere. (Nairn, 2013).
Un sistema de extracción de colada continua, que es la parte principal del sistema, consiste en un
mecanismo de dibujo y un mecanismo de solidificación.
El mecanismo de dibujo está formado por un servomotor AC, rodillo de arrastre, pinchroll, transportador
y hebras. Esta parte puede dibujar la barra de cobre continuamente por el rodillo de dibujo.
La colada Dębe enfriarse Suficientemente una Temperatura ambiente los antes de su entrada
en el Unidad de Retirada. Entonces, el súper enfriador es la parte más importante de un casting
continuo máquina. Está montado en la parte superior del crisol de retención. El súper enfriador se enfría
por el medio de la circulación de agua. Durante la colada continua, el metal fundido entra al troquel y se
solidifica en la forma del agujero del dado. La Figura 2-13 muestra el esquema del
superrefrigerador montaje.
El sistema de alimentación del cátodo puede cargar una pieza entera de cobre en el horno.
Sistema de alimentación de cátodo más automático con alimentación manual para salidas más bajas y
para tipos de cátodo no apto para la alimentación automática.
2.7.7 Enrolladores
Los enrutadores se aseguran como equipo estándar para enrollar el producto en capas bien
ordenadas bobinas de cables y / o Las bobinas se pueden manipular con una carretilla elevadora para su
embalaje final .
El ciclo de extracción en colada continua es presentado por Haissig y Voss-Spilker y Reichelt en 1984
(Haissig, 1984) y (VOSS-SPILKER, 1984).
. Extracción no intermitente; este régimen se usa para los fondos de las aleaciones con intervalo de
solidificación a baja temperatura (por ejemplo, metales puros) y en colada a alta velocidad de
enfriamiento. . Extracción intermitente con una pausa; este régimen se utiliza para financiar un bajo más
bajo tasas El ciclo de extracción consiste en un recorrido hacia delante seguido de una pausa. Durante la
pausa en que la parte de la masa fundida ingresa en el molde comienza la solidificación formando una
fuerte piel, que no se rasgará en el siguiente ciclo de extracción. . Extracción intermitente con un
retroceso; Las aleaciones que tienen una amplia temperatura. El intervalo de solidificación es retirado por
este régimen. La piel Formada Durante el Pausa No es lo Suficientemente fuerte por lo del tanto, se rasga
Durante el ciclo posterior. El revés el paso seguido por el golpe hacia adelante por causa el cierre y la
curación de las lágrimas. . Extracción intermitente con dos retrocesos; Este régimen se utiliza para obtener
fondos que contienen elementos que penetran en los poros de grafito y causan la adherencia del
Por lo tanto;
. La aceleración es el tiempo de reposo para alcanzar la velocidad máxima del motor. . Tire del tiempo
necesario para cubrir una longitud de pulso preestablecida. . La desaceleración es el tiempo desde el final
de la meseta del pulso hasta el reposo y es el mismo que la aceleración. . El tiempo total representa los
tiempos de aceleración, tiempo de extracción y desaceleración. . La longitud del pulso es la longitud en
mm recorrida en el tiempo total y es variable. . Dwell es el período de permanencia entre ciclos. . El
retroceso es el tiempo necesario para cubrir un período preestablecido de impulso de retroceso . Los
ciclos de retroceso es el número de ciclos entre retroceso . Más de una hora en un lugar
superpuesto periódico . El exceso de ciclos de permanencia en el número de ciclos entre la
sobreexplotación
Las principales ventajas del proceso de colada continua sobre otros métodos son:
. Costo . Menos proceso . Mantenimiento . Costo laboral . Importante ahorro de energía . Menos
chatarra producida . Reducción de la inversión de capital . Alta flexibilidad de producción . Largo tamaño
del producto final
Aunque el proceso de colada continua tiene muchas ventajas sobre otros procesos de fabricación, la
literatura y las experiencias del autor han demostrado que este proceso tiene las siguientes limitaciones
(Xintao Li et al 2007):
. Tamaño de grano grande (el diámetro de los granos individuales) como el tamaño de los granos afecta
la resistencia de cualquier material . Menos capacidad de estiramiento y estiramiento . Marcas de
oscilación y grietas en la superficie . No apto para producción de pequeña cantidad
El refinamiento del grano es uno de los mecanismos más efectivos, mejorando las técnicas de propiedad
de las aleaciones En el siguiente capítulo, se investigan las técnicas de refinación de grano y discutido.
3.1 Antecedentes
El cobre es uno de los metales más antiguos conocidos. Se puede usar en varios rangos de aplicaciones
como dispositivos electrónicos, cableado eléctrico, cables, sistemas de refrigeración y fontanería, para las
características beneficiosas como excelente conductividad térmica y conductividad eléctrica, buena
resistencia a la corrosión y buena maquinabilidad.
A nivel mundial, un millón de toneladas de cobre al año, producciones por proceso de lanzamiento.
El proceso de colada continua tiene varios beneficios en comparación con el proceso termomecánico,
incluido el tamaño de la huella de la fábrica, el mantenimiento, la tasa de desechos y el menor costo y la
alta flexibilidad de producción.
Una de las principales limitaciones de los métodos de colada continua es la dificultad para lograr
microestructura fina y uniforme a través de la muestra y buenas propiedades mecánicas.
Fortalecimiento del tamaño del grano; límites de grano barrera para deslizarse unos a otros.
El endurecimiento por deformación (trabajo en frío) como un proceso de reducción posterior después de
la colada como forjar, rodar, dibujar o presionar angular de igual canal (ECAP ). Tratamiento térmico como
recocido, templo
Estas técnicas son efectivas para refinar la matriz, mejorando la morfología y distribución de la segunda
fase, reducción de la susceptibilidad al desgarro en caliente, acortamiento del tiempo de
homogeneización y mejora de las propiedades mecánicas. Está bien documentado que los principales
beneficios del proceso de refinamiento del grano son una mejor distribución de la porosidad,
alimentación, fluidez, acabados superficiales, maquinabilidad y propiedades mecánicas .
Las técnicas de refinación de grano para las aleaciones de cobre de colada continua han sido un tema de
investigación activa en los últimos años. La historia de la técnica de refinación de grano se remonta a
principios de la década de 1930, cuando los fundidores comenzaron a usar adiciones de titanio para
mejorar la estructura de sus fondos (Sigworth, 2007). El desarrollo del proceso de grano fino
El programa comenzó en 1975 para producir una estructura de grano fino y equiaxial con un molde al
vacío Rueda de turbina radial IN713LC (M. Would, 1984). Desde la década de 1980, ha habido varias
técnicas de refinación de granos desarrolladas; esta investigación está en curso. Actualmente, los
métodos de refinación de grano utilizados en el proceso de fundición se clasifican principalmente en los
siguientes métodos (T. Robert et al, 1992):
En este capítulo, se exploran las ventajas y limitaciones de estos tres métodos, especialmente en términos
de beneficios de costos y requisitos de equipos.
Por lo tanto, el refinamiento del grano en las aleaciones de cobre ha despertado recientemente un interés
considerable de la comunidad de investigación.
En general, se sabe que las propiedades mecánicas de las aleaciones tienen una correlación con el tamaño
y propiedades mecánicas superiores por medio de una estructura de grano pequeño .
La ecuación de Hall-Petch explica la correlación entre el tamaño del grano y el límite elástico que se define
como el estrés donde la deformación cambia de posición en su mayoría el ático a mayormente de plástico.
Dónde:
y = límite elástico
Ky = parámetro de bloqueo, que mide la contribución relativa al endurecimiento del grano (material de
parámetro)
La solidificación de cualquier metal fundido se produce por nucleación y crecimiento, lo que significa los
dos mecanismos de control de tamaño de grano para las restricciones de nucleación y crecimiento. La
nucleación aparece en el metal fundido en forma de pequeñas partículas sólidas llamadas núcleos, cuando
ocurre la transformación de fase en el metal.
Estos núcleos se crean a partir de la deposición de átomos y crecen en forma de cristales y se convierten
en granos completamente sólidosificados. Entonces, el tamaño del grano está controlado por (a) cristal
nucleación y (b) crecimiento cristalino.
El proceso de nucleación y crecimiento ocurre en dos pasos diferentes. En la primera etapa, se crea un
pequeño núcleo y luego en la segunda etapa el crecimiento del cristal se extiende hacia afuera desde el
sitio de nucleación.
Las aleaciones, el comienzo de la solidificación es fácil y los átomos extraños actúan como fuente de
nucleación, pero los metales puros experimentan las dificultades para comenzar la solidificación (no hay
átomos extraños para formar núcleos). En caso de que el metal se enfríe por debajo de la congelación de
la temperatura y la solidificación real en el mismo punto que se ilustra en la figura 3- 1. Supercooling
también conocido como undercooling es el proceso de bajar la temperatura de un líquido por debajo de
su punto de congelación sin que se convierta en un sólido.
De hecho, si un metal es 100% puro y no contiene rastros de otros elementos, entonces algunos el
subenframiento puede ocurrir antes de que comience la solidificación. Subenfriamiento es cuando la
temperatura baja por debajo de la temperatura de líquido durante un período corto.
Figura 3-1: proceso de solidificación del metal líquido con subenfriamiento (Gruzleski, 2000)
La nucleación heterogénea ocurre mucho más a menudo que la nucleación homogénea. Generalmente,
se entiende que la nucleación heterogénea es mucho más rápida que la nucleación homogénea utilizando
la teoría de nucleación clásica. Esto predice que la nucleación se ralentiza exponencialmente con la altura
de una barrera de energía libre. Esta barrera proviene de la penalización de la energía libre de formar la
superficie del núcleo en crecimiento.
Figura 3-3: Esquema de las cuatro etapas durante la solidificación del metal fundido (Makio Uwaha, 2015)
Discuta los efectos de la adición de los agentes nucleantes y el grano de nanopartículas adiciones de
refinerías de tamaño, preparación de nanopartículas y refinación de parámetros
procedimientos. . Estudie la eficiencia de la técnica de refinación de granos térmicos en las propiedades
mecánicas de aleaciones. . Investigar los métodos mecánicos y discutir la agitación mecánica del
derretimiento durante la solidificación.
El refinamiento del grano por el método químico implica la adición de elementos de nucleación y el
proceso de obstaculizar el crecimiento. El método químico, al agregar polvo químico, es un efectivo Pero
aún así, los refinadores de grano como partículas extrañas, tienen su propio límite.
diferentes fenómenos para producir una estructura de grano fino de colada continua y aceptable
conductividad de aleaciones de cobre (Joo, 2003).
Al agregar refinadores de grano que aumentan el número de sitios de nucleación, es posible desarrollar
granos finos en estructuras coladas y mejorar la resistencia de las aleaciones.
2) Acción rápida y desvanecimiento temprano, en el que el tiempo de contacto es corto 3) acción rápida
y larga duración
El refinador de grano ideal tiene estas características y en la actualidad este refinamiento químico es
utilizado ampliamente. La Figura 3-4 muestra estos tres refinadores de grano.
Como se puede ver en el caso del número (1), la actuación del proceso de refinación del grano es lenta,
lo que no es útil para la refinación del grano Gol. Como se puede ver en el caso del número (2), al aumentar
el tiempo se aumentará el tamaño del grano. Esto se debe a la solución del sitio de nucleación o la
flotación del refinador de grano debido a las diferencias entre la densidad del refinador de grano y la masa
fundida. Por lo tanto, el tipo (3) se usa principalmente. En esta figura, el nivel de aceptación es un nivel
de fomento de la formación de granos finos.
El tamaño aproximado de las nanopartículas está entre 10 y 100 nm (J. Ružic, 2012) y (Patente Nº
CA2599440 A1, 2006).
En la actualidad, las nanopartículas se producen mediante intrincadas técnicas sofisticadas, por ejemplo,
pirólisis inducida por láser, evaporación y condensación por láser, síntesis de plasma, deposición de
soluciones coloidales, reducción de soluciones acuosas, cristalización
de la fase sólida amorfa, etc. (Stefan NIŽNÍK et al 2011). Las nanopartículas pueden envolverse en papel
de cobre y luego incorporarse en el metal fundido.
La cantidad de refinador: Las Figuras 3-5 a la Figura 3-7 muestra la estructura grabada al ácido
fundido para la base de la aleación y la fundición refinada para todos los niveles de adición. El
listado de la ONU de todos los tamaños de granos medidos se presenta en la Tabla 3-1. Esta tabla
y las siguientes muestras del grano de las aleaciones de cobre eran de 720,3 μm y, como ejemplo
particular, una adición de una pequeña cantidad (0,2% en peso) de partículas de MgO casi reduce
a la mitad el grano tamaño del cobre, con el tamaño de grano promedio reducido de 720.3 μm a
392.9 μm. Por Otro Lado, la Estructura de grano de las Aleaciones de cobre (con la Adicion de
0,09 (% en peso) de Mg) era muy gruesa y el Tamaño de grano Promedio aumentaba de 720,3 m
un 872,5 μ m . . Diferencia en densidad entre matriz y refinador. Como un ejemplo particular
debido a la densidad marcadamente diferente entre Cu (8,96 g / cm3) y MgO (3,58 g / cm3), MgO
no es un refinador de granos eficiente para DHP Cu. La densidad de TiB2 es de 4,52 g / cm3, por
lo que TiB2 a una concentración de (~ 1% en peso) es un refinador de granos eficiente para
Cu. . La falta de dispersión uniforme de agentes nucleantes. . Mala humectabilidad o
incompatibilidad entre el metal y las partículas de óxido
(b) La estructura de grano de varilla de cobre fundida con adición de 0,03 (% en peso) de Mg como
refinador de grano
(c) La estructura del grano de varilla de cobre fundido con adición de 0,09 (% en peso) de Mg como
refinador de grano
Figura 3-5: Adición de Mg puro (BCAST, 2013)
(b) La estructura de grano de varilla de cobre fundida con adición de 0,06 (% en peso) de óxido de
magnesio como refinador de grano
(b) La estructura del grano de varilla de cobre fundido con adición de 0,2 (% en peso) de óxido de Mg
como refinador de grano
(b) La estructura de grano de varilla de cobre fundida con adición de 0,6 (% en peso) de óxido de Mg como
refinador de grano
Tabla 3-1: Adición de tamaño de grano frente a una inoculación (% en peso) (BCAST, 2013)
Figura 3-7: Tamaño promedio de grano versus adición de inoculación (% en peso) (BCAST, 2013)
Como se muestra en los gráficos anteriores, el MgO podría verse como un refinador de grano, pero el Mg
puro no puede. Esto se debe a que la temperatura de fusión del Mg es menor que la del cobre puro.
El método térmico, que es un proceso de refinación de granos destinado a aumentar la calidad del
moldeado, implica enfriamiento rápido y variación de la variable del proceso (Joo, 2003).
Este método fue propuesto por un investigador ruso y luego estudiado por investigadores japoneses y
chinos; esta investigación aún es válida (Jun Wang y otros, 2003). En esta sección, se presenta la teoría de
la velocidad de enfriamiento, seguida de una revisión de la eficiencia de la velocidad de enfriamiento en
la estructura del grano de las aleaciones de cobre de colada continua.
La agitación mecánica de la masa fundida durante la solidificación se considera una alternativa que ha
sido muy efectiva en la refinación del grano de la colada general. Los métodos mecánicos de refinación
de grano generalmente implicados en la agitación del fondo. En esta sección, se presentan técnicas
fundamentales y se relacionan con métodos mecánicos de refinación del grano de aleaciones de cobre
coladas continuas. Estas son técnicas más caras de refinamiento de grano en comparación con los
métodos térmicos o químicos.
Generalmente, el método de refinado mecánico implica la agitación del metal fundido durante el proceso
de solidificación, que requiere dispositivos especiales y el aumento del costo generalmente se aplica al
procesamiento de metales semisólidos debido al alto costo de procesamiento (Joo, 2003).
Varios investigadores han estudiado el efecto de esta técnica sobre las propiedades mecánicas y los
cambios microestructurales de las muestras de yeso. Todos ellos han informado de una mejora en la
estructura del grano de aleación que, en consecuencia, puede mejorar las propiedades mecánicas de las
aleaciones. Llegó a la conclusión de que el refinamiento del grano de la aleación es posible con este
método sin la adición de aditivos químicos. Los métodos de refinación mecánica del grano implican
promover la nucleación, dispersión y multiplicación de cristales sólidos bajo la fuerza mecánica sin más
adiciones químicas. El refinamiento mecánico del grano generalmente crea una condición favorable para
la nucleación y la supervivencia del núcleo o para romper la estructura cortical solidificada (L. Zhang,
2012), (X. Jian HX, 2005).
Sin embargo, el método de la reflexión mecánica del grano se basa principalmente en la tecnología de
fundición especial, pero hay una serie de métodos disponibles para
para refinar el tamaño del grano por esta técnica. Refinamiento mecánico del grano a través de la fuerza
externa aplicada para hacer fluir el fluido a lo largo de la solidificación con el fin de refinar el tamaño del
grano, como (Faraji Masoumeh et al 2010), (Vives, 1998):
. Vibración del molde (vibración mecánica, vibración ultrasónica, vibración electromagnética). Agitación
de la masa fundida (agitación mecánica o electromagnética). Rotación del molde. Reubicación
Bajo todas estas técnicas, las estructuras de grano de las aleaciones de cobre de colada continua se
pueden refinar. En esta sección, estas técnicas se revisan y se filtran para proporcionar una mejor
comprensión de los procesos de refinamiento del grano.
Las técnicas de vibración del molde, como la vibración mecánica, la vibración ultrasónica y la vibración
electromagnética, se utilizan para mejorar la microestructura y las propiedades mecánicas de los moldes
a través del refinamiento del grano. En estas técnicas, los moldes o las piezas de trabajo se mantienen
apretados sobre una mesa vibratoria y la mesa se sujetan al excitador de vibración que genera las
vibraciones y las diferentes frecuencias y las transmite a la mesa y moldes o piezas de trabajo, que a su
vez vibrar a diferentes frecuencias de oscilación el metal fundido se solidifica bajo estas condiciones
vibratorias
Se pueden encontrar varios ejemplos en la bibliografía que demuestran que las vibraciones mecánicas,
ultrasónicas y electromagnéticas durante la solidificación del metal pueden reducir el tamaño de los
granos. También se observó que al usar esta técnica, las propiedades mecánicas como la resistencia a la
tracción, la durabilidad y el alargamiento en la comparación con las piezas moldeadas sin
vibración. Además, la literatura muestra que la vibración tiene una serie de efectos secundarios, como
una mayor densidad, la reducción de la contracción,
tamaño y distribución de las segundas fases. (Campbell J., 1981) y (Verma et al, 2011). Este método es
muy caro.
Se sabe que la agitación mecánica y electromagnética logró el refinamiento del grano en los procesos de
solidificación. Al usar este método, las propiedades mecánicas de la aleación de cobre se pueden mejorar
mediante la aplicación de un campo electromagnético. Por otro lado, la estructura del grano de las
aleaciones de cobre se puede refinar. Sin embargo, la mayoría de los resultados experimentales han sido
difíciles de aplicar en la producción en masa. El estudio anterior también ha demostrado que este método
no es adecuado para un producto de gran tamaño del material debido a un problema complicado, así
como un costo mayor. los resultados dependen de la corriente de entrada (Xintao Li et al, 2007) y (Xintao
Li y Tingju Li, 2005).
Se pueden encontrar varios ejemplos en la bibliografía donde se ha aplicado la rotación del molde durante
la solidificación para refinar el tamaño del grano. Esta técnica es más simple que cualquier procesamiento
semisólido como el reocasting. Este método también es más fácil y más económico que los métodos
ultrasónicos y electromagnéticos (X. Jian TM, 2006) y (L. Zhang, 2012) pero los resultados dependen de la
velocidad de rotación. Este método se usa principalmente para la fundición de acero o horizontal.
3.5.2.4 Reubicación
Este método también es bien conocido como un método efectivo para reducir el tamaño de grano, pero
principalmente usa para productos de plantas de cobre.
En este proceso, se instaló una bobina unida a una fuente eléctrica de frecuencia comercial alrededor del
molde, que consiste en un molde interior de grafito y una camisa exterior de cobre. Durante la colada
continua, la masa fundida se vertió en la artesa y luego la muestra de tubo se dibujó continuamente a
través del molde por el medio de la barra ficticia, que estaba controlada por un motor. Cuando se impone
un campo electromagnético de frecuencia comercial, la estructura de solidificación es evidentemente
refinada y los granos se distribuyen de manera más uniforme (Xintao Li y Tingju Li. 2005).
Con base en una revisión de la literatura y las experiencias de trabajo previas del autor, aunque hay una
reducción en el tamaño del grano y la mejora de las propiedades mecánicas por el uso de los métodos
mecánicos, se presentan las siguientes desventajas graves (Amitesh Kumar et al. al, 2014):
En la fundición de aleación, generalmente es deseable que la estructura del grano esté bien. El mayor
beneficio de las estructuras de grano fino sobre las estructuras de yeso es la mejora de las propiedades
mecánicas y el aumento de la uniformidad de las propiedades. Los métodos de refinación de granos se
agrupan en (a) térmicos como el control de la velocidad de enfriamiento, (b) los químicos por la adición
de los agentes nucleantes en la masa fundida y (c) dinámicos por agitación mecánica.
Aunque se puede obtener un grano más fino por las técnicas mecánicas y químicas, el problema de estos
métodos es que la forma mecánica es costosa. El problema del método químico es la falta de uniformidad
de los agentes nucleantes, como los óxidos metálicos, debido a los problemas fundamentales, como la
diferencia de densidad entre la matriz y el refinador, la escasa humectabilidad o la incompatibilidad entre
el metal y las partículas de óxido. Se sabe que el método térmico produce metales con granos pequeños
al controlar la velocidad de enfriamiento.
Capítulo 4 - Dispositivos e instrumentos experimentales
Esta sección describe los dispositivos experimentales y los instrumentos utilizados para realizar el análisis
de datos experimentales. El (a) equipo de metalografía, (b) el microscopio electrónico de barrido (SEM),
(c) la máquina universal de tracción y (d) el espectrómetro fueron herramientas importantes para analizar
los resultados de las muestras procesadas en esta tesis.
Se requiere un corte apropiado para minimizar el daño, lo que puede alterar la microestructura y producir
una caracterización metalográfica falsa. El corte adecuado requiere la selección correcta del tipo de
abrasivo, adhesión y tamaño; así como la velocidad de corte, la carga y el refrigerante adecuados
En esta tesis doctoral, las muestras para observaciones microestructurales se cortaron con
una sierra limpia y afilada . El corte de la muestra de prueba se realizó con cuidado para evitar destruir
la estructura del material.
Un factor importante es describir la etapa inicial de la molienda y, posiblemente el factor más crítico, es
el uso del paño de pulido correcto. También es necesario para la calidad
Descripción: Descripción: Descripción: SIN NOMBRE : Doc: phd - troquel de grafito: Doctorado: Imagen:
Mount.JPG
la molienda fina son los pasos principales para producir la muestra de superficie lisa adecuada para
el examen microscópico. La molienda gruesa elimina el daño de la superficie y la molienda fina produce
una superficie plana y lisa.
En esta tesis, todas las muestras montadas se trituraron primero utilizando papel abrasivo grueso (Grado
No 60) y posteriormente papel de carburo de silicio fino húmedo y seco (Grit No 2500). Todo esto se
hizo usando la máquina rotatoria pre-rectificadora METASERV (Figura 4-3).
Descripción: Descripción: Descripción: O: \ Doc \ phd - graphite die \ PhD doc \ Picture \ grinder.jpg
El pulido es el paso de preparación metalográfico más crítico. En este paso, los abrasivos incrustados y la
deformación de la trituración fina y el daño previo deben eliminarse por completo . El pulido mejora la
superficie y lo hace adecuado para observar su estructura de grano bajo un microscopio. En esta tesis,
todas las muestras molidas fueron luego pulidas usando pasta de diamante comenzando con seis micras
y luego continuando hasta que se eliminaron los arañazos de molienda (cuarto de micra). Todo esto se
hizo usando la máquina pulidora universal METASERV (Figura 4-4) (Zipperian, 2011).
Descripción: Descripción: Descripción: O: \ Doc \ phd - graphite die \ PhD doc \ Picture \ polisher.jpg
La limpieza es un paso importante para la preparación exitosa de muestras de metalografía. Que hacer la
contaminación remanente de trituración y pulido debe eliminarse por completo antes del proceso de
grabado. De hecho, toda la contaminación permanece de la etapa anterior, incluso de grietas muy finas,
los poros de la porosidad o las muestras de fracturas deben eliminarse por completo . Esto se puede
hacer enjuagando las muestras con agua corriente y una máquina limpiadora ultrasónica y luego
limpiando. La limpieza ultrasónica es la técnica más popular y efectiva en comparación con el enjuague,
ya que un limpiador ultrasónico puede eliminar toda la suciedad con alcohol o acetona. El paso hacia
adelante se está secando. Cualquier líquido restante en las muestras, como grietas o porosidades, debe
evaporarse y eliminarse antes del proceso de grabado . Esto puede ser hecho por aire comprimido o gas
nitrógeno (Petzow, 1999). La Figura 4-5 (a) muestra el limpiador ultrasónico y la Figura 4-5 (b) muestra las
muestras de secado con gas nitrógeno.
( a ): Limpiador ultrasónico
Descripción: Descripción: Descripción: SIN NOMBRE : Doc: phd - troquel de grafito: doc. Doc .: Imagen:
Ultrasonic.JPG Descripción: Descripción: Descripción: O: \ Doc \ phd - troquel de grafito \ PhD doc \ Picture
\ nitrogen.jpg 4.1. 5 Sala limpia para el procedimiento de grabado químico
De hecho, la seguridad es muy importante al grabar. Asegúrese de usar la ropa de protección adecuada y
observar todas las ADVERTENCIAS en los fabricantes de productos químicos SDS ( Hojas de datos de
seguridad ).
Una buena política de salud y seguridad es esencial para usar ácidos como soluciones de grabado como
(pautas para el uso seguro del nítrico, 2015) y (Voort GV, 2015):
1- Uso del equipo de protección personal (PPE) apropiado: los técnicos deben usar ropa de seguridad para
realizar este procedimiento de acuerdo con la salud y requisitos de seguridad. El técnico que está
realizando el grabado químico debe usar: bata de laboratorio, dos pares de guantes de seguridad de látex
(o goma gruesa), gafas de seguridad y una máscara adecuada según la volatilidad del ácido, ya que
algunos ácidos como el ácido nítrico pueden quemar o la piel o dañar permanentemente el aparato
digestivo tracto 2- Sala limpia: los procedimientos de grabado deben realizarse debajo de la campana en
las habitaciones de limpieza . La Figura 4-6 muestra la sala de limpieza equipada con una campana. 3-
Limpieza: la solución de grabado se debe desechar después de usarse y volver a verter en un recipiente
de vidrio con tapa para reciclar. El ácido no puede reutilizarse si no proporciona un grabado adecuado o
si se decolora o se vuelve turbio.
La solución más grabada para aleaciones de cobre utilizada en esta tesis doctoral estaba contenida
en ácido nítrico y agua destilada (50 ml, 50 ml).
La microscopía óptica se utiliza para caracterizar la estructura del grano, los límites del grano,
la porosidad, la distribución de la inclusión y la evidencia de deformación mecánica (MR
Louthan, 1986). Este proceso se llevó a cabo utilizando el microscopio óptico digital KEYENCE, que se ve
facilitado con una función de captura de imágenes para guardar las imágenes en un disco duro como
archivos JPEG. Para ver microestructuras y marcas de oscilación, que están en el orden de micrómetros
(μm), el microscopio digital KEYENCE - Modelo VHX-1000E (Figura 4-7) fue uno de los instrumentos más
importantes utilizados en esta tesis como herramienta analítica. VH- S5 y VH-S30 había dos tipos de lentes
de microscopio y el sistema de observación utilizada en este microscopio digital. Tabl 4-1 muestra los
parámetros de las unidades de medición de perfil Keyence VHX-1000 3D .
Posteriormente a la microscopía óptica, las muestras también se examinaron utilizando una máquina de
microscopio electrónico de barrido (SEM). Un microscopio electrónico de barrido es una herramienta de
aumento mucho más poderosa que cualquier microscopio óptico estándar que utiliza electrones en lugar
de luz para formar una imagen. El primer microscopio electrónico de trabajo fue construido en 1933 por
T Ruska . Obtuvo imágenes de superficies de cobre y oro con un aumento de solo 10X. A principios de la
década de 1960, el microscopio electrónico fue desarrollado por Everhart y Thornley . Nuevamente, los
microscopios electrónicos se desarrollaron aún más en 1965 y finalmente Cambridge Instrument
Company en el Reino Unido comercializó el primer microscopio electrónico de escaneo comercial , y unos
seis meses más tarde por JEOL en Japón. Desde entonces, cada vez más microscopios electrónicos se han
desarrollado y aplicado a la ciencia de los materiales y las industrias de ingeniería.
Los microscopios SEM actuales tienen ciertas ventajas sobre los microscopios ópticos. La principal ventaja
es que SEM tiene una mayor profundidad de campo y una mayor resolución en comparación con OM; por
lo tanto, SEM tiene un aumento mayor (hasta 2 millones de veces).
Además de esto, algunas de las nuevas máquinas SEM son capaces de capturar imágenes en 3D. Por otro
lado, los microscopios electrónicos tienen un rango de limitación sobre la microscopía óptica , como el
costo, la preparación elaborada de muestras, el tamaño de la muestra, etc. Estas ventajas y
Las limitaciones de SEM las hacen útiles en una amplia gama de aplicaciones diferentes, como imágenes
superficiales de alta resolución (MCMULLAN, 1994), (Patrick Echlin, 2009) y (Michael Dunlap y JE
Adaskaveg, 1997).
En esta tesis, el microscopio electrónico de barrido JEOL JSM-7400F se utiliza para capturar imágenes
de alta resolución . Este SEM también tiene funciones de Análisis de Rayos Dispersivos de Energía
(EDX) que le da a los elementos distribución en el procesamiento. La espectrometría de fluorescencia
de rayos X de energía dispersiva (EDX) es una herramienta útil y una técnica fácil y conveniente para
investigar los diversos elementos (Kinoshita, 2013). Figura 4- 8, muestra el JEOL JSM-7400F. EDX, es una
técnica analítica utilizada para el análisis elemental o la caracterización química de una muestra. Se basa
en una interacción de alguna fuente de excitación de rayos X y una muestra. Utiliza la energía de los rayos
X en lugar de iones chispa que se utiliza para el espectrómetro como se explica en la siguiente sección.
4.4 Espectrómetro
. Se coloca una muestra en la máquina del espectrómetro de masas . Los componentes de la muestra
son ionizados . Los iones positivos son luego acelerados por un campo magnético . Cálculo de la relación
masa-carga de las partículas . Detección de los iones
(a) La resistencia a la tracción máxima, también llamada UTS, es la tensión de tracción máxima que
un material puede resistir al estirarse o estirarse antes de fallar o romperse. El
UTS puede calcularse mediante la carga máxima dividida por el área transversal original de la muestra
de prueba .
(b) La resistencia al rendimiento se define como el esfuerzo en el que la deformación pasa de ser
principalmente elástica a ser principalmente plástica.
(c) Ductilidad de un material (elongación), describe la tensión en, o después, el punto de fractura y la
reducción del área después de la fractura de la muestra de prueba.
1- Medición de la longitud del calibre original 2- Aplicación de una fuerza de tracción al material -
lentamente hasta que se produzca la fractura 3- Ajuste las partes rotas nuevamente y mida la longitud de
la fractura 4- Calcule el porcentaje de elongación usando la siguiente ecuación:
Alargamiento porcentual = [ longitud del calibre final - longitud del calibre original longitud del calibre
original] × 100
Los resultados producidos en ensayos de tracción se pueden utilizar en los siguientes aspectos:
(Czichos, 2004), (Czichos H. , 2006) y (Vaccari, 2002):
En esta investigación, esta prueba también se realizó para investigar y determinar la calidad de
los productos fundidos . Para esta investigación, la prueba de tracción fue realizada por una máquina de
prueba Sertron universal de la computadora Instron - Modelo 4204 (Figura 4-10 (a)) y máquina
de tracción universal Avery - Modelo CCJ / DCJ120.000lb (Figura 4-10 (b)) usando siguientes pasos:
. Forma (geometría): circular . Longitud del calibre de las muestras: 100 , 00 mm . Longitud final de las
muestras: 300 , 00 mm
(b) Dimensiones
P: \ New Rautomead work \ ALECOSA \ CuSi \ Albronze \ CuSiMn \ extensile test \ 1.JPG P: \ New
Rautomead work \ ALECOSA \ CuSi \ Albronze \ CuSiMn \ extensile test \ 2.JPG
Capítulo 5 - Tubos de cobre DHP
a. Menor costo de inversión de capital y operación en segundo lugar. Menos tasa de rechazo hacer.
Control sobre el proceso: Se puede lograr una amplia gama de propiedades ajustando el porcentaje de
elementos de aleación re. Control sobre el tamaño del grano: El tamaño del grano del componente
fundido se puede controlar fácilmente controlando la velocidad de enfriamiento, que a su vez puede
usarse para modificar las propiedades
Por lo tanto, si las propiedades físicas y mecánicas de la colada continua son aceptables, este método
puede reemplazar otros procesos de fabricación. El objetivo y los objetivos clave de este capítulo son:
(1) Para comparar las propiedades físicas y mecánicas del proceso de colada continua y el proceso
termomecánico. (2) Investigar la influencia del control de la velocidad de enfriamiento sobre la estructura
y las propiedades mecánicas del producto de colada continua al cambiar la velocidad de colado.
5.1 Objetivo 1. Comparación de las propiedades físicas y mecánicas del proceso de colada continua y el
proceso termo-mecánico
5.1.1 Antecedentes
El primer uso registrado de cobre para el transporte de agua se remonta a 2750BC cuando se descubrió en
Egipto. Actualmente, el cobre tiene una amplia gama de aplicaciones en el hogar y la industria.
Históricamente, la tubería de cobre era costosa y solo se instalaba en edificios de prestigio. Pero hoy en
día, los tubos de cobre desoxidado con alto contenido de fósforo (DHP) se utilizan con frecuencia en
numerosas aplicaciones industriales y domésticas (http://yorkshirecopper.com/, 2014).
Además de esto, el cobre tiene una larga vida útil y es ecológico: 100% reciclable, liviano y fácil de
moldear. Estas propiedades hacen que el cobre sea el material más rentable para la aplicación de tubos
(The Copper Tube Handbook, 1995).
Las principales aplicaciones de los tubos de cobre se pueden clasificar en tres categorías principales:
(a) agua de grifo caliente o fría o tubería de fontanería, (b) aplicaciones industriales de aire acondicionado
y refrigeración (c) como relé o termostato (Xintao Li et al, 2007), (MB Karami, 2003).
En los últimos años, los tubos de cobre DHP han sido reemplazados gradualmente por tubos de cobre
con ranuras internas (lisos en el exterior y ranurados en el interior) para mejorar la eficiencia del
intercambio térmico para ahorrar energía y proteger el medio ambiente. Basado en las estadísticas del
sindicato chino de la industria de la refrigeración, la demanda de hogares
los acondicionadores de aire fueron 30,5 millones de unidades en 2005, lo que significa que se
necesitaron 91,6 mil toneladas de tubos de cobre con ranuras internas cuando se vendieron 50 millones
de unidades de aire acondicionado en China en 2010. (Xintao Li y Tingju Li, 2005).
La principal ventaja del proceso de colada continua para la producción de tubos de cobre es que se trata
de un proceso de fabricación económico y flexible con una inversión de capital inicial mucho menor .
Para garantizar la aceptabilidad de los tubos de cobre DHP preparados por diversos procesos industriales ,
se debe evaluar la calidad de los tubos de cobre DHP . Al estudiar las propiedades de los tubos de cobre
DHP, es necesario tener un conocimiento detallado de sus propiedades mecánicas.
Las propiedades mecánicas se pueden obtener mediante la prueba de tracción, la prueba de flaten y
la prueba de expansión de la deriva del tubo (se explicará en la sección 5.1.3.2). Para evaluar la calidad y
el rendimiento de los tubos de cobre DHP, también es necesario tener un conocimiento detallado de sus
propiedades físicas y la mejor manera de hacerlo es examinar la microestructura y la metalografía, y
cuantificar el tamaño del grano.
El cobre no reacciona con el agua, pero reacciona lentamente con el oxígeno de la atmósfera para formar
una capa de óxido de cobre marrón oscuro. Cobre desoxidado de alto fósforo (DHP)
es la aleación común que se utiliza para tubos de cobre y se utiliza en aplicaciones donde el cobre debe
ser resistente a la formación de gases, como ampollas en la superficie de producción o poros internos. El
oxígeno se elimina por oxidación con fósforo. El fósforo es el desoxidante más utilizado por su relatividad,
su fuerte efecto, su baja solubilidad en estado sólido y su pequeño efecto de relatividad sobre la
conductividad. Por lo general, contiene 0,015 a 0,040% de fósforo para garantizar la ausencia de oxígeno
residual.
La carga de cobre está incluida; chatarra de cobre, cátodo de cobre y lingote de cobre. Como se muestra
en la Figura 5-1 (a), (b) y (c), hay tres métodos disponibles para producir los tubos de cobre, que incluyen
(1) el método tradicional, (2) el método establecido y (3) el nuevo método . Cada uno tiene sus
características específicas, ventajas y desventajas. Las siguientes secciones explican los diversos métodos
de producción de tubos de cobre y sus caracterizaciones.
Figura 5-1 (a): Esquema de varios procesos de fabricación de tubos de cobre DHP (UPCAST, 2013)
Figura 5-1 (b): Esquema de varios procesos de fabricación de tubos de cobre DHP adaptados (UPCAST,
2013)
Figura 5-1 (c): Esquema de varios procesos de fabricación de tubos de cobre DHP ((UPCAST, 2013)
Los últimos pasos son (a) dibujo, (b) recocido y (c) acabado / embalaje respectivamente.
. El dibujo simplemente implica tirar del tubo hueco a través de una serie de matrices de acero endurecido
para reducir su diámetro. . Recocido: los tubos estirados se pasan luego a través de un horno de recocido
continuo para mejorar sus propiedades mecánicas. . Acabado / empaquetado son los pasos finales. El
tubo puede limpiarse para eliminar cualquier rastro de los pasos anteriores. Como un ejemplo particular,
el cátodo de cobre y la chatarra de cobre se derriten y se funden en la palanquilla (400 kg ex) y luego
la palanquilla se recalienta y se extruye en un tubo grande (70 mm de diámetro). Luego, el tubo grande se
reduce a un tubo madre de 25-40 mm a través del molino de rodillos y, finalmente, el tubo madre de 25-
40 mm se introducirá en el cliente para reducir el tamaño.
La principal ventaja de este método es la operación continua para una alta eficiencia. Sin embargo, los
costos de inversión para una fábrica de pilgers son bastante altos . El mantenimiento del método
de extrusión también es costoso (Rainer Hergemoeller, 2009) y (Konrad, 1998).
El tren de laminación planetario de tres rodillos es un proceso especial para la fabricación de tubos de
cobre DHP que consiste en
Mediante la rotación del rodillo, el tocho del tubo de cobre se comprime y gira alrededor del mandril hacia
adelante .
Este método requiere una costosa inversión de capital, pero en comparación con la extrusión,
su característica de un menor número de pasos de proceso (Bing Li, 2008) y (http: //meer.sms-
group.com/).
La laminación planetaria es un proceso especialmente para tubos de cobre DHP en los que el diámetro y
el grosor de la pared se reducen en una pasada en más del 90%. La disposición principal de un tren de
laminación planetario comprende tres rodillos dispuestos alrededor del exterior del tubo y un mandril
cilíndrico situado en el interior y fijado en posición mediante dispositivos de sujeción ajustables
axialmente .
El proceso de laminación se caracteriza porque los tres rodillos cónicos dispuestos en una caja de
engranajes planetarios se mueven transversalmente al eje longitudinal en la dirección de
la circunferencia de la pieza de trabajo .
Figura 5-2: Esquema del molino planetario de tres rodillos (Bing Li, 2008)
P: \ PhD \ papers \ paper (Londres) \ rolling.jpg
El nuevo método, que consiste únicamente en fundir y fundir, tiene varias ventajas en comparación con
el proceso de extrusión y laminación planetaria. Las principales ventajas incluyen (UPCAST, 2013):
. Menor inversión de capital. Este método es aproximadamente 6-8 veces más económico que
el laminado planetario , que ya es la mitad del precio del proceso tradicional basado en extrusión . .
Menos operación. Este método es solo aproximadamente el 25% de una unidad de laminación planetaria
grande e incluso mucho menos si se compara con el método de extrusión.
Entonces, si las propiedades metalúrgicas y mecánicas del componente producido por colada continua
son aceptables, este método puede ser reemplazado por otros dos métodos.
El objetivo principal de este estudio fue investigar las propiedades físicas y mecánicas de las muestras de
tubos de cobre DHP preparadas por procesos industriales típicos como mencionado anteriormente. Las
muestras representativas de tubo de cobre DHP analizadas en este trabajo y sus procesos
correspondientes se enumeran en la Tabla 5-1.
Extruido primero
Extruido 2do
5.1.3 Experimento
Esta sección presenta la primera etapa del procedimiento experimental que incluye metalografía y
evaluación microestructural.
5.1.3.1.1 Metalografía
Existen varios procedimientos establecidos para evaluar la microestructura y medir el tamaño de grano
de las muestras grabadas. Estos se describen en ASTM E112. La estructura del grano puede informarse en
una de varias unidades (Sigworth, 2007):
1- Número de tamaño de grano de ASTM 2- Granos por área de unidad 3- Distancia media de intercepción
(número de intersección dividida por longitud) 4- Diámetro de grano promedio calculado
El número de tamaño de grano de ASTM es la unidad más popular para describir el tamaño de grano de
las muestras grabadas y en este estudio se usará esta unidad.
Las técnicas de medición del tamaño del grano se introducen por primera vez en 1894 por Albert Sauveur,
quien informó el tamaño del grano en términos del número de granos por unidad de área. Luego, Zay
Jeffries, describió el enfoque en detalle. En 1964, John Hilliard introdujo el uso de círculos de prueba para
promediar la falta de uniformidad en la forma del grano.
En 1974, Halle Abrams amplió este método para utilizar tres círculos concéntricos con
una circunferencia total de 500 mm para mejores estadísticas (Voort GV, 2013). Ahora, refiriéndose
a ASTM E112 (Métodos de prueba estándar para determinar el tamaño de grano promedio), hay tres
métodos disponibles para la medición del tamaño de grano, que incluyen;
Los métodos planimétricos y de interceptación son las técnicas más útiles para determinar el tamaño de
grano promedio de los materiales metálicos (Norma ASTM E112 - 12).
El método de comparación que utilizó cuadros y tablas graduadas como referencias no es muy común al
calcular el tamaño de grano. En esta técnica, las fotomicrografías de muestra, tomadas primero con luz
polarizada con la ampliación adecuada y luego con el número de tamaño de grano ASTM, se obtendrán al
comparar la estructura del grano con una serie de imágenes graduadas.
El método de comparación se utiliza actualmente en algunos laboratores para describir la distribución del
tamaño de grano dentro de la muestra, la determinación de la porosidad aparente en carburos
cementados, clasificación de inclusión, clasificación de la estructura de grafito en fundiciones. Esta
técnica también se puede usar si la estructura del material se aproxima a la aparición de uno de los
cuadros de comparación estándar (norma ASTM E112-12) y (George E. Totten et al, 2004) y (Peirson,
2005).
En este método, se dibujan líneas horizontales y verticales de varias longitudes y separación con respecto
a la escala en la micrografía y en cada dirección se cuenta el número de granos por línea de longitud.
Al dividir la longitud de las líneas entre el número total de granos en esas líneas, se puede calcular
el tamaño de grano promedio . La principal limitación de este método es que, para obtener los resultados
adecuados, se deben contar al menos cinco campos . La otra limitación es que, la longitud total de la línea
recta dibujada debe cortar al menos 50 granos (Abrams, 1971).
El método planimétrico de Jeffries, que se definió como un recuento real del número de granos dentro
de un área conocida, se estableció en 1916. Este método se basa en el recuento de granos en un área
específica.
Este método implica un conteo real de la cantidad de granos dentro de un área conocida. El método
planimétrico de Jeffries generalmente se realiza dibujando un círculo con un diámetro de 50 mm2 en la
imagen capturada. La selección de la ampliación adecuada es muy importante. Una ampliación debe
proporcionar al menos 50 granos dentro del área de medición.
Luego, los granos que se ubican completamente dentro del círculo y los granos que interceptan el círculo
deben contabilizarse por separado y el tamaño de grano promedio se calcula usando la siguiente ecuación
(área de superficie total dividida por cantidad de granos multiplicación de superficie ) (Norma ASTM E112-
12) y (Jefferies Z et al, 1916) y (Engqvist H & Uhrenius. B, 2003).
En esta técnica, se hace un conteo de la cantidad de granos completamente dentro del círculo
de prueba n1 y la cantidad de granos que interceptan el círculo n2.
El total de n1 + n2 / 2 se multiplica por el factor de Jeffries (f) para el aumento utilizado para obtener una
estimación del número de granos por milímetro cuadrado.
El valor de (f) para cualquier aumento se puede calcular dividiendo el cuadrado de aumento por 5000.
El número de tamaño de grano ASTM puede calcularse a partir del número de granos
por milímetro cuadrado usando la ecuación anterior.
En esta investigación, la evaluación del tamaño de grano y la microestructura de tubos de cobre se realizó
utilizando un microscopio óptico digital "KEYENCE".
. El procedimiento planimétrico . Una nueva técnica, que se llama el "Método de conteo total de granos".
(b) Dibujado
(c) Recocido
En el presente trabajo, para describir el número de tamaño de grano ASTM, se seleccionó un aumento
apropiado que dio al menos 50 granos.
Se dibujó un círculo en la imagen, se contaron los granos que estaban ubicados completamente dentro
del círculo y luego los granos que interceptaron el círculo se contaron por separado.
El tamaño de grano promedio se calculó usando la ecuación planimétrica de Jeffries. La figura 5-4 muestra
el análisis y la cuantificación del tamaño de grano mediante el método planimétrico de Jeffries
Los números de granos se contaron a mano y también se calculó el área superficial total de
la sección transversal del tubo . Luego, el número total de granos se dividió por el área de la sección
transversal del tubo para obtener el tamaño de grano promedio en milímetros al cuadrado. La Figura 5-
5 presenta el método de recuento total de granos (utilizando el software ImageJ para mostrar que
el contraste del límite de grano aparece en el área de gran aumento).
Figura 5-5: Análisis de tamaño de grano de Total Grain
P: \ PhD \ papers \ paper (London) \ C.jpg 5.1.3.2 Ensayo de expansión de deriva de tubo
Al estudiar las propiedades de los tubos de cobre DHP, es necesario tener un conocimiento detallado de
las propiedades mecánicas de las muestras.
Hay muchos tipos diferentes de pruebas para investigar las propiedades mecánicas de tubos. Las
propiedades mecánicas de los tubos generalmente ganan por tres métodos de prueba comunes
que involucran ; (a) prueba de tracción, (b) deriva del tubo y (c) prueba de aplanamiento.
Estas pruebas mecánicas a menudo implican la deformación o rotura de las muestras de prueba. Cada
opción tiene sus propias ventajas y desventajas que se explican a continuación.
a. Prueba de tracción: Teóricamente, una prueba de tracción para una tubería es una buena prueba
debido a la aparente simplicidad con la que se puede realizar . Pero en realidad, debido a que las tuberías
/ tubos tienen forma circular, es difícil que las máquinas de tracción se sujeten / agarren. La prueba de
tracción se puede realizar en una sección suficientemente larga de todo el tubo. Para permitir que la
muestra se asegure en la máquina de prueba, los mandriles deben insertarse en los extremos de la
tubería , como se muestra en las siguientes imágenes. En este trabajo he tratado de diseñar un accesorio
especial para sujetar los dos extremos. Esta técnica tiene varios limitaciones La ubicación de la falla fue
difícil de controlar, ya que la misma sección transversal a lo largo de la longitud de la prueba y la sujeción
pueden dañar la tubería en esas ubicaciones y debilitar su resistencia. Además , los
resultados no fueron muy precisos. En nuestro trabajo, la abrazadera también se movió a través de la
tubería durante la prueba de tracción. Además , se observó una rotura inesperada en la superficie de
la muestra de ensayo después de la prueba de tracción, como se ilustra en las siguientes figuras 5-6 y 5-
7.
(a) Sección extra (tapón) insertada en dos extremos de la muestra de prueba, antes de la prueba de
tracción
(b) Sección extra (tapón) insertada en dos extremos de la muestra de prueba, después de la prueba de
tracción
Descripción: Descripción: Descripción: P: \ PhD \ KTP \ LMC 2 \ 5- Dic 2012 \ Dic 2012 - Primera semana
(prueba de tracción del tubo y asignación KTP) \ prueba de tracción del tubo \ photo \ 2012-12-03
14.10.10. jpg
segundo . Prueba de Flaking: Para realizar esta prueba, una sección de tubería de longitud igual a 1,5 veces
el diámetro de la tubería, pero no menos de 10 mm y no más de 100 mm, se aplana debajo de una carga
específica usando una carga especificada utilizando una máquina como máquina extensible. Después de
la prueba, se usa una inspección visual para observar el tubo y determinar si está libre de grietas y no se
fracturó. Observar el daño en la superficie del tubo se cuenta como la otra técnica de medición. Sin
embargo, esta prueba se realiza de acuerdo con el estándar ASTM, pero desafortunadamente pasa o falla
generalmente se usa para determinar si la calidad del tubo (daño o grieta) es aceptable o no. Significa , el
tubo se fracture en aplanamiento o no. En esta técnica, no tenemos un valor adecuado confiable de los
resultados de las pruebas de comparación . La otra limitación de este método es, el diámetro exterior
debe
no más de 600 mm. Espesor no mayor al 15% del diámetro exterior . Tamaño de longitud no inferior a 10
mm y no más de 100 mm. Este método se usa comúnmente para tubos de acero soldados en lugar de
tubos de cobre DHP . hacer. La prueba de expansión de derivación de tubo es la expansión del extremo
de la pieza de prueba cortada del tubo, por medio de un mandril cónico, hasta que el diámetro exterior
máximo del tubo expandido alcanza el valor especificado en la norma del producto correspondiente . La
longitud de la muestra depende de los materiales de aleación. Como ejemplo particular, la longitud de la
muestra para tubos de aluminio y aleaciones ligeras debe ser no inferior al doble del diámetro externo.
por tubos de cobre y de aleación de cobre, la longitud de la muestra debe ser no menos de dos veces,
pero no más de tres veces el diámetro externo del tubo. Para realizar esta prueba, la muestra de prueba se
expande con un mandril hasta que se fracture. Después de la prueba, la fractura puede no ser visible en
la superficie del tubo y la zona expandida de la muestra. En esta investigación, se realizó una prueba de
expansión de deriva usando una prensa hidráulica en condiciones controladas (a temperatura ambiente
25ºC) y con un mandril de acero endurecido en forma de cono truncado . La longitud de la muestra
seleccionada fue menor que el doble del tamaño del diámetro externo del tubo. Finalmente, la deriva El
porcentaje de expansión, calculado al medir el diámetro del tubo después de la fractura, se divide por el
diámetro original del tubo ( Norma ASTM A370 - 07b) , (Prueba de expansión de la derivación de tubo EN
ISO 8493: 1998) (Prueba de aplanamiento de tubo, 8492: 1998) , (Reglas para Clasificación
y Construcción. II Materiales y Soldadura), (Babakri, 2010). Para mejorar, comprenda esta prueba,
símbolos, designaciones y unidades para la deriva
la prueba de expansión de los tubos se presenta en la siguiente figura y tabla (Figura 5-8 y Tabla 5-2).
Figura 5-8: Designación de la prueba de tubos con expansión de deriva (Prueba de expansión de derivación
de tubo EN ISO 8493: 1998
Descripción: Descripción: Descripción: P: \ PhD \ Doc \ phd - troquel de grafito \ PhD doc \ Picture \ drift
..png
Tabla 5-2: Símbolos, designación y unidades para la prueba de tubos con expansión de deriva, (Prueba de
expansión de derivación de tubo EN ISO 8493: 1998
Símbolo
Designacion
Unidades
Naciones Unidas
mm
re
Diámetro exterior original del tubo
mm
Du
mm
La Figura 5-9 ilustra el procedimiento de prueba, que se ha llevado a cabo para identificar la influencia de
la velocidad de colada en las propiedades mecánicas de los tubos de cobre DHP de colada continua .
Esta sección presenta los resultados y la discusión del principal hallazgo relacionado con la evaluación
de la metallografía y la evaluación microestructurales y la prueba de expansión de la deriva del tubo.
preparado por procesos industriales típicos como se mencionó anteriormente. Los resultados del
promedio de los tamaños de las muestras de cobre se presentan en la Tabla 5-3.
Tabla 5-3: Comparación del tamaño del grano promedio de las muestras de las capas de cobre
No.
Muestra
tamaño
Como lanzado
. en base a los resultados de tres lecturas, los resultados de las variaciones del tamaño del grano promedio
de muestras La razón de esto es los diferentes procesos de la máquina aplicados a cada tubo. En
comparacion, Se Puede Ver Que las Muestras, Que Tienen ha Sido laminado planetario, Tiene Un Tamaño
de grano pequeño Más Que El tubo moldeado o extrudido muestras. . El tamaño medio de grano de la
muestra laminada planetaria es el más pequeño. Durante el proceso de laminación planetaria, el trabajo
mecánico deforma mucho el material. Esta deformación genera mucha energía que calienta el material lo
suficientemente caliente para que se produzca la recristalización completa de los granos. Es por Eso que
los tubos producidos por el Proceso de laminación planetarios Tiene granos muy finos. . También se dice
que el tamaño del grano de las muestras recocidas era más pequeñas que las muestras de la fundición de
fondos. La razón de esto es que durante el proceso de recocido, las muestras de molde se calentaron a
la temperatura de recristalización , que era aproximadamente la mitad del punto de fusión. En la nueva
estructura
Las propiedades mecánicas de las muestras de cobre DHP fueron preparadas por varios procesos
industriales y fueron investigadas con la prueba de expansión de derivadas de tubo. los Los datos
calculados y los resultados de la prueba de expansión de los derivados se muestran en la Figura 5-10
y Tabla 5-4.
No.
La relación Hall-Patch describe la influencia del tamaño de grano en la mecánica propiedades de las
aleaciones Los granos más pequeños generalmente mejoran la formabilidad de un material. La ductilidad
del material se define como la capacidad del material para deformarse plásticamente, lo que implica
dislocaciones. Los tamaños de grano más pequeños corresponden a una unidad de área de límite de grano
mayor . Los límites de ganancia de las dislocaciones.
Por lo tanto, una forma fácil de mejorar la resistencia de un material es hacer que los granos sean
pequeños como sea posible. Los resultados experimentales confirmaron que los granos más pequeños
tienen una mejor expansión porcentual. Los láseres de cobre han tenido un mayor porcentaje de
expansión en comparación con otros procesos. Durante el balanceo planetario de tres rodillos, la
microestructura del tubo de cobre con granos columnares iniciales se convierte en una estructura de
grano equiaxial debido a la gran deformación por laminación y la alta temperatura de laminación .
La mayoría de los fabricantes de metal intentarán mantener el tamaño del grano al mínimo, pero en
el proceso de producción del tubo , el molde tiene el tamaño de grano más grande y el más bajo en
expansión. porcentaje.
El siguiente capítulo se centrará en explicar una nueva forma de reducir el tamaño de grano de los
tubos sin cambiar el proceso y sin agregar ningún refinador de grano.
5.1.5 Conclusión
1. Existe una correlación significativa entre el tamaño de grano promedio y la expansión porcentaje. El
tamaño de grano más pequeño tiene el mayor valor de expansión
porcentaje y el tamaño de grano más grande tiene el valor más bajo de expansión porcentaje. 2. El
tamaño de grano promedio para diferentes tubos puede variar, dependiendo de la proceso de
manufactura. La laminación planetaria tiene un tamaño de grano menor que las muestras de
tubos moldeados o extruidos. 3. El porcentaje de expansión promedio para diferentes tubos también
puede variar, dependiendo del proceso de fabricación. El balanceo planetario tiene un mejor porcentaje
de expansión que las muestras de tubos moldeados o extruidos. 4. Uno de los métodos para medir el
tamaño de grano promedio es usar el método planimétrico de Jeffries , pero no es suficiente para todas
las muestras de tubos. El nuevo método estandarizado para medir el tamaño de grano promedio se puede
usar si las muestras tienen granos grandes. 5. Durante el balanceo planetario de tres rodillos, la
microestructura del tubo de cobre con los granos columnares iniciales se desarrollan en una estructura
de grano equiaxial debido a la gran deformación por laminación y la alta temperatura de laminación. 6.
La microestructura del tubo de cobre influye significativamente en la conformabilidad y las propiedades
debido al proceso de laminación de tres planetarios.
Esta sección analiza la influencia del refinamiento del grano del método térmico que se sabe que produce
metales con granos pequeños mediante el control de la velocidad de enfriamiento. Este
capítulo proporcionará una descripción de la eficacia de la velocidad de colada en la microestructura y
la expansión de deriva de los tubos de cobre DHP de colada continua.
5.2.1 Antecedentes
El objetivo anterior mostró que los tubos que se han fundido con la colada continua tienen el grano más
grande y un porcentaje de expansión menor en comparación con otros procesos industriales . Sin
embargo, el tamaño de grano en la estructura fundida era demasiado grande para un posterior
estiramiento, pero desarrolló un nuevo sistema de extracción controlando la velocidad de enfriamiento
de la solidificación y aumentando la velocidad de fundición, lo que se explicará en esta sección. Esta
voluntad permite que el sistema moldee el tubo con un tamaño de grano mucho más pequeño y una
mejor expansión porcentaje.
5.2.2 Introducción
Esta sección analiza el primer caso, el medio térmico, que tiene beneficios de costo muy sustanciales
en comparación con los otros dos tipos de refinamiento de grano, ya que no requiere grandes piezas de
equipo que vibren o se mezclen y no usa metales exóticos como material de alimentación .
En cambio, lo que los métodos térmicos requieren, es un cambio en los parámetros como la velocidad de
colada, la temperatura de fusión del líquido o la velocidad del agua de refrigeración. En este trabajo, la
caracterización de la influencia de la velocidad de colada sobre la estructura y las propiedades mecánicas
del tubo de cobre DHP de colada continua se ha llevado a cabo mediante una prueba de expansión de la
deriva y una lectura de tamaño de grano.
Luego, se han investigado las propiedades mecánicas de los tubos de cobre DHP de colada
continua mediante una prueba de expansión de deriva. La Tabla 5-5 presenta las muestras de tubos de
cobre probadas en este estudio.
5.2.4 Experimento
5.2.4.1 Metalografía
Las muestras para observaciones microestructurales se cortaron con una sierra limpia y afilada. El corte
de la muestra de prueba se realizó con cuidado para evitar destruir la estructura
del material. Después de seccionar la muestra a un tamaño conveniente, las muestras se trituraron
utilizando papel abrasivo grueso (grado número 60) y posteriormente papel de carburo de silicio
fino húmedo y seco (grano número 2500) papeles de SiC y pulido sobre un paño con una suspensión de
diamante y solución lubricante La molienda y el pulido se llevaron a cabo en una 'máquina
Struers'. Después del pulido, las muestras se limpiaron con acetona en un limpiador ultrasónico y se
secaron con gas nitrógeno . Para grabado, se usaron ácido nítrico y agua destilada .
Igual que el objetivo uno, la prueba de expansión de deriva se realizó con el fin de medir las propiedades
mecánicas de los tubos de cobre. Esto fue hecho por una prensa hidráulica y mandril. La longitud de la
muestra seleccionada fue menor que el doble del tamaño del diámetro externo del tubo ( como ejemplos
particulares, se seleccionó una longitud de 19 mm del espécimen a un tubo de 38 mm de diámetro
exterior) . Finalmente, el porcentaje de expansión de la deriva, calculado midiendo el diámetro del tubo
después de la fractura, se dividió por el diámetro original del tubo.
5.2.5 Resultados
Los resultados se dividen en dos secciones principales. La primera sección describió los datos de
análisis para metalografía y la segunda sección análisis adicional para prueba de expansión de deriva de
tubo respectivamente.
5.2.5.1 Metalografía
El efecto de la velocidad de colada en la estructura del tubo de cobre DHP de colada continua se ilustra en
la Figura 5-11. Se debe notar que los granos finos pueden ser alcanzados por el aumento de la velocidad
de colada, como se ve en la muestra 1, 2, 3 y 4 en esta figura.
Los resultados del porcentaje de expansión promedio de muestras de tubos de cobre se presentan en la
Figura 5-12. La Tabla 5-6 muestra el porcentaje de expansión promedio de las muestras continuas de tubo
de cobre DHP, que se explican en la Tabla 5-5. Puede observarse que las muestras del número cuatro
tienen un mayor porcentaje de expansión de la derivada (mejor por 29% a 36%).
Figura 5-12: Comparación del porcentaje de expansión de las muestras de muestras de cobre
La sección anterior mostró que el porcentaje de expansión de DHP fundó el tubo de cobre se elevó del
29% al 38% mediante pasos de recocido y recocido adicionales. sección concluye que al aumentar la
velocidad de colada de 1040 mm / min a 1360 mm / min, el porcentaje de expansión aumentó del 29% al
36%, que fue un logro significativo. Esta es una diferencia significativa teniendo en cuenta el cambio de
solo velocidad de colada sin diferencia en la composición química del material como el método general
de producción.
5.2.6 Discusión
Se observó que la velocidad de enfriamiento tiene un efecto muy significativo en el tamaño de grano de
la planta. Esta observación se define con los siguientes fenómenos (Dahotre, 1998), (Jingchen, 2015), (LA
Dobrzañski, 2007), (Zhiliang NING, 2007), (Pryds, 2000):
1- Los resultados de enfriamiento más rápido en los valores de velocidad de crecimiento que aumentan
en el número de núcleos efectivos y un tamaño de grano más fino. 2- Un enfriamiento más rápido como
resultado de un mayor grado de constitución y la cantidad de subenfriamiento que da como resultado
una estructura de grano fino. 3- El enfriamiento más rápido de cómo el aumento de la cantidad de límites
de grano. Es Conocido A partir de la anterior OBSERVACIÓN Sobre el análisis de metalografía de granos,
Que la Cantidad de granos columnares Aumenta Despues de la refinación del Grano
Aumentando el Velocidad de Fundición. Como es bien sabido, los granos más pequeños tienen mayores
proporciones de superficie que un volumen, lo que significa una mayor proporción de los límites a las
dislocaciones. Cuantos más límites de grano se produce, alcalde es la fuerza. 4- El aumento de la velocidad
de colada conduce a un cambio en la conducción de calor y condición de solidificación, que permite la
obtención de una estructura con granos más finos Esto se basa en un cambio térmico porque cuanto
mayor sea el mar velocidad de fundición, más rápido pasa el material de líquido a sólido.
5.2.7 Conclusión
A partir de los resultados del año anterior, o más. Las siguientes conclusiones se derivan de los resultados
experimentales:
1- Los tubos se pueden producir con un grano más pequeño sin ningún cambio en el proceso y sin agregar
ningún agente de crecimiento. Esta nueva tecnología puede convertirse en la próxima etapa en la
producción de tubos.
2- Una vez que se aumenta la velocidad de 1040 mm / min a 1360 mm / min, el resultado final produce
un aumento en la tasa de producción de 144 kg / h a 189 kg / h. 3- Cuando se aumentó la velocidad de
colada de 1040 mm / min a 1360 mm / min, se observaron mejoras significativas de las propiedades
mecánicas y físicas. Con el aumento de la velocidad de colada, el porcentaje de expansión de la
deriva aumentó, y la estructura del grano tendió a ser más fina en su estructura. 4- Se ha estudiado un
proceso económico para producir una estructura de grano fino de tubo de cobre DHP de colada
continua al aumentar la velocidad de colada. Un logro significativo del proceso de grano fino es producir
una estructura uniforme y permitir una mayor dependencia en el proceso de fabricación. 5- Una limitación
observada en este estudio es que una vez que la velocidad de colada se incrementa por encima de los
1360 mm / min, incluso por un minuto, se produciría una fractura por colada. Por lo tanto, a una velocidad
alta de fundición, fundición de cambio de velocidad debe ser evitado o más lenta la velocidad de cambio
de velocidad en la colada continua se debe utilizar.
Efecto de diversos parámetros de fundición sobre las propiedades mecánicas de la varilla de cobre
fundido continuo
La razón para seleccionar las diversas aleaciones de cobre se debió a varios ensayos industriales realizados
en Rautomead.
6.1 Antecedentes
El capítulo anterior concluye que las propiedades mecánicas de la colada continua son menores que los
métodos termomecánicos. Además de esto, (a) elementos de aleación y (b) técnicas de refinación de
grano, controlando la velocidad de enfriamiento, ambos se aceptan como métodos exitosos para
aumentar las propiedades mecánicas del producto de colada continua mediante el refinado de la
estructura de grano.
Los objetivos y metas clave en este capítulo son investigar y determinar cómo los diversos parámetros de
solidificación afectan la resistencia a la tracción y el porcentaje de elongación de los productos de colada
continua. El propósito de los estudios experimentales en este capítulo es
(a) elementos de aleación (b) caudal de agua (c) velocidad de colada (d) distancia de extracción (e)
temperatura de fusión (f) ciclo de limpieza (g) dirección de fundición (h) tamaño del superfriador
El cátodo de cobre se usa como entrada de materia prima para producir varillas de cobre con un diámetro
de 8-22 mm . Las materias primas del cátodo de cobre se fundieron en una máquina de colada
continua Rautomead RS ( nombre comercial ). La espectrometría de masas se utilizó (modelo: AMETEK)
como una técnica analítica para determinar la composición química de las muestras metálicas.
6.3 Experimento
Idealmente, las aleaciones de cobre usadas en dispositivos electrónicos miniaturizados deberían exhibir
una combinación de alta resistencia y alta conductividad eléctrica. NGK Japan (cliente de Rautomead) ha
informado previamente sobre: (i) la fina microestructura dendrítica de Cu-x hipoeutéctica en% Zr (x = 0.5-
5) aleaciones creadas por colada en molde de cobre , (ii) el cambio en esta microestructura con un fuerte
trefilado a una estructura laminar de capas de cobre a escala nanométrica y una fase eutéctica
intermetálica Cu / Cu-Zr , y (iii) el buen equilibrio entre la resistencia y la conductividad eléctrica
que exhiben estos cables trefilados. A pesar de esto, los tamaños de molde disponibles para la fundición
de moldes de cobre limitan en gran medida el potencial de solidificación rápida, por lo que la fundición
del molde de cobre no es adecuada para la producción en masa.
Por lo tanto, el objetivo de este estudio es aplicar un método de producción en masa de colada continua
vertical ascendente para la fabricación de varillas de aleación de Cu-Zr (intervalo de Zr% de 2,6 a
6,8%). Se investigaron la microestructura y las características mecánicas de estas varillas verticales
verticales ascendentes .
Se realizó un trabajo experimental para producir una barra CuZr de 15 mm de diámetro para evaluar el
efecto de los elementos de aleación sobre las propiedades mecánicas de las aleaciones
CuZr. En este estudio, varios pequeños lotes de muestras fueron fundidos usando diferentes contenidos
de aleación.
Las varillas de aleación Cu-Zr se produjeron en Rautomead Ltd. Para esto, las muestras de materia prima
se prepararon primero a partir de cables de cobre sin oxígeno (OFC) de 8 mm de diámetro y alambres
tubulares Cu-50 % Zr de 13 mm de diámetro comprados a Affival.
La preparación de esta materia prima se controló variando la velocidad de inyección intermitente de cada
componente para obtener una composición de aleación de Cu-x en% Zr (x = 2,6, 2,8, 3,45 y 6,8), después
de lo cual se fundió en 500 kg. capacidad de crisol de grafito a una temperatura constante de 1300 ° C.
La oxidación de la superficie del metal fundido se suprimió utilizando una cubierta de escamas de grafito y
un flujo de gas de argón. Utilizando un molde enfriado con agua hecho de un troquel de grafito
cilíndrico envuelto en un tubo de cobre, el colado continuo se realizó tirando verticalmente hacia
arriba. Se prepararon troqueles de grafito con diámetros interiores de 12 mm. La varilla fundida
fue levantada por rodillos de arrastre servocontrolados con un ciclo intermitente ; la velocidad media de
lanzamiento ascendente es de 1400 mm / min.
Con el fin de investigar el efecto de aleación de Zr sobre las propiedades mecánicas de la aleación CuZr , se
llevó a cabo una prueba de tracción a temperatura ambiente de acuerdo con el estándar ASTM. Los
contenidos de aleación se resumen en la Tabla 6-1. Se seleccionaron tres muestras y se tomó un
promedio y luego a partir de los datos generados se calcularon la resistencia a la tracción y
el alargamiento porcentual de cada muestra.
El objetivo de esta sección fue comprender la eficiencia del índice de flujo de agua y la resistencia a la
tracción y el porcentaje de elongación de la aleación de cobre de colada continua. La prueba produjo una
muestra CuSnP de 8 mm de diámetro vertida verticalmente hacia arriba. El bronce fosforado (CuSnP) es
una aleación importante de cobre con 0.5-11% de estaño y 0.01-0.35% de fósforo. El estaño aumenta
la resistencia a la corrosión y la resistencia de la aleación. El fósforo aumenta la resistencia al desgaste y
la rigidez de la aleación. Agregue fósforo a CuSn para reducir la viscosidad de la aleación fundida, lo que
hace que sea más fácil y más limpio moldear y reducir los límites de grano entre los cristales. El bronce
fosforado se usa para diversas aplicaciones industriales como perno. También se usa para otras
aplicaciones donde se requiere resistencia a la fatiga, el desgaste y la corrosión química, como las
aplicaciones eléctricas. El cliente de Rautomead requirió esta aleación para MIG (gas inerte de metal), TIG
(soldadura de arco de tungsteno) como hilo de soldadura (0.8 mm, 1 mm, 1.2 mm, 1.6, 2.4 mm de
diámetro). Los resortes en aplicación eléctrica debido a la buena conductividad y resistencia a la corrosión
fue la otra aplicación de esta aleación.
Máquina . Se seleccionaron tres muestras y se tomó un promedio. La Tabla 6-2 muestra las muestras
de cobre analizadas en este estudio.
10
Investigaciones previas muestran que, la velocidad de colada es uno de los principales parámetros
de control de la calidad metalúrgica del producto moldeado (Sadler, 2013). El objetivo de esta sección
también fue observar las relaciones entre la velocidad de colada y las propiedades mecánicas de las
aleaciones de cobre de colada continua.
Se produjeron bobinas de baja y alta velocidad de colada de las aleaciones de cobre de colada continua
OFCu y luego se calculó el porcentaje de elongación y la resistencia a la tracción en todas las muestras
investigadas. OFCu se seleccionó debido a aplicaciones industriales amplias tales como alambre
esmaltado, cable de comunicación de datos, cable telefónico y cable superfino. los las muestras
representativas de cobre analizadas en esta investigación se enumeran en la Tabla 6-3.
El cobre bajo en estaño es un material conductor alternativo para baja corriente y cable de
señal, telecomunicaciones. El cliente de Rautomead necesitaba esta aleación para el conector
automotriz solicitud. Para la aplicación mencionada, el cobre bajo en estaño puede reemplazarse
por varillas de cobre Cu-ETP, mientras que CuETP es el cobre más común. Es universal
para aplicaciones eléctricas . CuETP tiene una calificación de conductividad mínima de 100% IACS y se
requiere que sea 99.9% puro. Tiene 0.02% a 0.04% de contenido de oxígeno (típico). La mayoría de los
ETP vendidos hoy en día cumplirán o superarán la especificación IACS del 101%. El cobre bajo en estaño
tiene una mejor resistencia mecánica cuando CuSn y CU ETP tienen la misma densidad (8,92 g / cm3).
El ensayo de tracción de las aleaciones de moldeo Sn de 8 mm de diámetro Cu0.3% se llevó a cabo
a temperatura ambiente usando una máquina universal de ensayo de tracción con una longitud de calibre
de 100 mm y una velocidad de cruceta de 10 mm / min. Para cada prueba, la resistencia a la tracción y el
porcentaje de elongación se calcularon usando la ley de Hooke. Las muestras representativas
de cobre Cu0.3% Sn analizadas en este trabajo se enumeran en la Tabla 6-4.
En la presente investigación, una investigación experimental en colada continua de oxígeno sin cobre
(OFCU) se ha llevado a cabo . El objetivo de este trabajo fue determinar el punto óptimo en el que el
parámetro de temperatura de colada produce un colado de buena calidad y la influencia de la
temperatura de colada en el rango de 1140 ° C a 1097 ° C sobre la resistencia a la tracción y el porcentaje
de alargamiento cobre (OFCu) a partir de cátodo de cobre de alta pureza (grado LME A) para obtener
la temperatura de tratamiento óptima .
Las pruebas se llevaron a cabo en la máquina de colada modelo RS080 verticalmente ascendente-
continua . El vertido se realizó con cuatro temperaturas diferentes a 1140 ° C, 1120 ° C, 1100 ° C y 1097 °
C. Para todas las muestras, se utilizó una configuración Rautomead estándar para varilla de 8 mm , que
consistía en una velocidad global de 4,3 m / min (71,67 mm / seg). A continuación, la fuerza de tracción y
el porcentaje de elongación de la colada continua fueron investigados por la máquina extensible
universal . Se seleccionan tres muestras y se toma un promedio. La Tabla 6-5 muestra las muestras de
cobre analizadas en este estudio.
El objetivo de esta sección fue comprender las relaciones entre el ciclo de limpieza y las propiedades
mecánicas de la aleación de cobre de colada continua. El ciclo de limpieza es definir una instalación, que
se puede usar al colar aleaciones de cobre específicas, por ejemplo, bronce de aluminio para eliminar la
película oxidada de la capa durante un ciclo.
La forma en que funciona el ciclo de limpieza es que una vez que la varilla ha estado fundiendo a la
velocidad de funcionamiento durante un tiempo de ejecución especificado, la velocidad disminuye
gradualmente durante un tiempo de deceleración especificado hasta una velocidad de limpieza
específica.
La salida de la varilla permanece a esta velocidad de limpieza inferior durante un tiempo de limpieza
especificado antes de que empiece a aumentar de nuevo a rampa durante un tiempo
de aceleración especificado hasta la velocidad de funcionamiento original. Luego permanecerá en la
velocidad de ejecución hasta que el tiempo de ejecución haya transcurrido nuevamente, lo que hace que
el ciclo de limpieza comience nuevamente. La Figura 6-1 muestra el gráfico del ciclo de limpieza. Para que
el ciclo de limpieza funcione, la velocidad de limpieza normalmente es menor que la velocidad de
ejecución.
El bronce de aluminio es un tipo de bronce en el cual el aluminio es el principal metal de aleación agregado
al cobre, en contraste con el bronce estándar (cobre y estaño) o latón (cobre y zinc). Una variedad de
bronces de aluminio de diferentes composiciones han encontrado un uso industrial , con la mayoría
variando de 5% a 11% de aluminio en peso. La masa restante es cobre, y otros agentes de aleación , como
hierro, níquel, manganeso y silicio, también se añaden a veces a los bronces de aluminio. El bronce de
aluminio es la aleación de cobre de mayor resistencia estándar .
En este estudio, se realizaron trabajos experimentales para producir varillas de aluminio y bronce de 10
mm de diámetro (Cu-AL10% -Fe1%) utilizando una máquina de colada vertical vertical RS80 para evaluar
el efecto del ciclo de limpieza (acumulación de óxido de aluminio) sobre la resistencia a la
tracción. porcentaje de elongación y acabado superficial de las aleaciones de aluminio y bronce a
dos velocidades de funcionamiento diferentes .
Cu-AL10% - Fe1% ) se utiliza para soldar o soldar principalmente para el mercado automotriz, se usa para
soldar juntos componentes de acero. Pero los usos alternativos también incluyen aplicaciones fuera de la
costa debido a la muy buena resistencia a la corrosión y alta resistencia a la tracción.
Se llevó a cabo un ensayo de tracción a temperatura ambiente según el estándar ASTM. los las muestras
de prueba también se prepararon de acuerdo con el estándar ASTM. A partir de los datos creados,
el porcentaje de elongación de cada muestra, así como la resistencia a la tracción final, se calculó. La Tabla
6-6 muestra las muestras analizadas en este experimento.
El cobre puro es un muy buen conductor tanto de electricidad como de calor. La mejor manera
de aumentar la conductividad eléctrica y térmica del cobre es disminuir los niveles de impureza . La
existencia de impurezas y todos los elementos de aleación comunes, a excepción de la plata, disminuirá
la conductividad eléctrica y térmica del cobre. A medida que aumenta la cantidad del segundo elemento,
la conductividad eléctrica de la aleación disminuye. La plata podría aumentar la conductividad eléctrica y
térmica del cobre. Aunque la plata es el elemento más conductor de la electricidad, el cobre y el oro se
usan con mayor frecuencia en el cableado y la electrónica. El cobre se usa porque es menos costoso.
Los cables y alambres son muy importantes para que las aplicaciones eléctricas ingresen o emitan energía
eléctrica y señales de datos. Por lo tanto, es necesario que los cables tengan una alta conductividad
eléctrica, baja pérdida de corriente y alta anti-interfaz.
Con el fin de mejorar la conductividad eléctrica de cables y alambres, podrían usarse materiales
como cobre puro o plata pura, pero estos son muy suaves y difíciles de refinar. Asi que, la aleación CuAg
es una aleación alternativa para la aplicación específica.
Las aleaciones CuAg tienen una alta conductividad eléctrica, alta conductividad térmica,
excelente formabilidad, buena soldabilidad, excelente maquinabilidad, excelente resistencia a la
erosión y resistencia a la fragilización por hidrógeno.
La fabricación de alambre de cobre y plata de dibujo y alambre son dos tecnologías comunes para producir
esta aleación. La colada continua es un método alternativo para producir alambre de cobre y longitud.
Los métodos de colada continua más comunes son horizontales y verticales. los la selección de los tipos
de colada continua depende de varios parámetros, como la tasa de productividad, los materiales, formas,
formas y dimensiones de los productos finales. Uno de los propósitos de este trabajo fue investigar
experimentalmente la dependencia de los tipos de colada continua y las propiedades mecánicas de las
aleaciones de cobre de colada continua. La prueba de lanzamiento se intentó usando una máquina
de colada continua ascendente y horizontal estándar . La aleación era 2% de equilibrio Ag Cu. La prueba
produjo muestras de 12.5 mm de diámetro verticalmente y luego horizontalmente.
Los contenidos de aleación se resumen en la Tabla 6-7. En este estudio, dos lotes de muestras se lanzaron
utilizando diferentes tipos de fundición continua. Luego, para investigar el efecto del tipo de
moldeo sobre las propiedades mecánicas de la aleación CuAg, se llevó a cabo una prueba de tracción a
temperatura ambiente de acuerdo con el estándar ASTM.
Para evaluar las propiedades mecánicas de los modelos uno y dos, se realizó una prueba de tracción para
investigar la resistencia a la tracción (MPa) del material y para encontrar la ductilidad en términos del
porcentaje de elongación de la aleación.
Los especímenes de prueba se prepararon de acuerdo con los estándares de ASTM, consistentes con
los otros parámetros. Las muestras se probaron usando una máquina de prueba universal
computarizada ( Make: Instron; Modelo: 4204). Se seleccionaron tres muestras y un promedio tomado.
Anteriormente, el cadmio de cobre utilizado para la industria ferroviaria, como el cable de trolebús, pero
el cadmio de cobre estaba prohibido en Europa por razones de toxicidad como elementos de
aleación . Ha sido previamente informado que, CuMg es el mejor elemento alternativo de aleación para
esta aplicación que tiene buena conductividad, tensión y capacidad de
embutición aceptable. Adiciones de 0.1 a 0.7% de magnesio a cobre en una solución sólida trabajable
produjeron una aleación reforzada con buena conductividad eléctrica.
La aleación en este ensayo fue 0,18% de equilibrio de Mg Cu. La prueba produjo una bobina de muestra
de 15 mm de diámetro, vertida hacia arriba . Se investigó la resistencia a la tracción y el porcentaje de
elongación de la colada continua mediante una máquina extensible universal . Tres
muestras fueron seleccionados y se tomó una media.
La solidificación y el control de enfriamiento son factores clave del proceso de colada continua. En proceso
de colada continua, como se muestra en la Figura 2.4 (Literatura del capítulo), en la parte superior
del crisol, un molde y dispositivo refrigerador (conocido como ensamblaje de súper enfriador con matriz
de grafito) se fija verticalmente manteniendo la matriz sumergida en metal fundido.
El super enfriador se enfría mediante la recirculación de agua. El metal fundido ingresa al troquel y se
solidifica en la forma del orificio del troquel. El súper enfriador en colada continua juega un papel clave en
la transformación del calor del molde y la solidificación del metal durante la colada continua de aleaciones
de cobre (JIE Wan-qi, 2003).
Para evaluar la calidad de la colada continua de aleaciones de cobre, es necesario contar con un
conocimiento detallado de la eficiencia del tamaño del súper enfriador en la acción de las
propiedades mecánicas de las aleaciones de cobre de colada continua.
Este trabajo se realizó con diferentes tamaños de súper enfriador (76 mm y 48 mm). La Tabla 6-8
proporciona información sobre las muestras de cobre evaluadas en este estudio.
Tamaño Super-refrigerador
Cast 1
15
Grafito
Los resultados se divide en ocho secciones principales. cada sección describe los datos de análisis para
metalografía y resultados de prueba de tracción.
Las pruebas de tracción se realizaron en varias ocasiones usando una máquina Introsn. Colina baja 6-9
muestra los resultados obtenidos de la prueba de tracción llevada a cabo en varias muestras de la aleación
CuZr, mientras que la figura 6-2 representa la relación de la resistencia a la tracción final, alargamiento
porcentual y adición de elementos de aleación para las aleaciones utilizadas en este estudio.
En algún punto, las cantidades adicionales del elemento de aleación no se disolverán; el exacto la cantidad
depende de la solubilidad sólida del elemento particular en cobre. Cuando
Esta solubilidad sólida está en 972 grados centígrados, que es la temperatura evaluada de la reacción
eutéctica de líquido a sólido. En las aleaciones de alto contenido de circonio, algunos de los ámbitos de
las áreas permanentes en los límites de grano, una segunda fase objetable que conducen a la falta de
solidez en el metal, así como a diversas complicaciones de procesamiento y dificultades (Patente No. US
2842438, 1958). El trabajo fue continuado con el procedimiento de metalografía para examinar la
estructura del peso de cada elemento y el elemento de los elementos de aleación en el tamaño del
espaciado del brazo de dendrita secundario (SDAS). Esta se define como la distancia entre los brazos
secundarios adyacentes que sobresalen de una dendrita y fue investigado utilizando un microscopio
óptico digital "KEYENCE". El resultado es presentado en las Figuras 6-3 y 6-4 y Tabla 6-10. Se ha
demostrado que la aleación tiene una influencia significativa en el refinamiento de los granos. Se muestra
claramente, el espacio entre los brazos de la dendrita disminuyó al aumentar las cantidades de la
bandeja elemento (circonio). Una mayor concentración de elementos de aleación causará
una precipitación de grano dendrítico más fino. Las piezas tienen fondos que tienen una microestructura
más fina que la resistencia a la tracción. Esta mejora se relaciona con un menor valor de SDAS. El volumen
El método de colada continua ascendente vertical proporciona una tasa de enfriamiento más alta que la
colada de molde de cobre, y se espera que la microestructura dendrítica resultante contribuya a su
refinamiento del espaciado de brazos. Este método también muestra una buena capacidad de trefilado .
El objetivo de este estudio fue determinar el efecto del índice de flujo de agua sobre
las propiedades mecánicas de varillas de cobre fundidas continuas al variar las tasas de flujo de
agua. Después de refrescarse
La Tabla 6-11 muestra la resistencia a la tracción y el porcentaje de alargamiento medio de las muestras
de varillas de cobre de colada continua. Se puede ver que la muestra uno tiene el mayor porcentaje de
elongación. Por lo tanto, la velocidad del flujo de agua podría mejorar el porcentaje de elongación de
muestras del 10% al 25%. En el proceso de colada continua, el agua se usa para enfriar el molde en las
etapas iniciales de solidificación.
Por lo tanto, el caudal de agua en la colada continua desempeña un papel clave en la transformación del
calor del molde y la solidificación del metal durante la colada continua de las aleaciones de cobre.
También se informó anteriormente que el índice de flujo de agua es uno de los principales parámetros
del proceso que puede cambiar con el enfriamiento directo.
Debido a que el aumento del flujo de agua en el molde aumenta la velocidad de transferencia de calor y
por lo tanto disminuye la temperatura del molde (Qing Liu, 2012) y (Sengupta, 2005).
El enfriamiento con agua afecta la calidad del producto al (1) controlar la tasa de eliminación de calor
que crea y enfría el caparazón sólido y (2) generar esfuerzos y tensiones térmicas dentro del metal
solidificado (Sengupta, 2005).
Cuando la velocidad de enfriamiento es lenta, algunos de los grandes grupos de átomos en el líquido
desarrollan interfaces y se convierten en los núcleos de los granos sólidos que se van a formar. Durante
solidificación: los primeros núcleos aumentan de tamaño a medida que más y más átomos se transfieren
del estado líquido al sólido en crecimiento.
Finalmente, todas las transformaciones líquidas y los granos grandes se desarrollan. Los límites de
grano representan los puntos de encuentro de crecimiento de los diversos núcleos inicialmente formados.
Una baja velocidad de enfriamiento da como resultado una microestructura menos homogénea . Por otra
parte, cuando la velocidad de enfriamiento es rápida, se desarrollan muchos más grupos y cada uno crece
rápidamente. Como ONU resultado, la forma más granos y el tamaño de grano en el metal sólido es más
fina (William O Alexander & Bradbury EJ, 1985) y (Tadeusz Knych et al, 2011).
El efecto del caudal de agua sobre la estructura de la varilla de cobre de colada continua se ilustra en la
Figura 6-6. A partir de estas cifras, se puede observar que los granos finos se pueden lograr aumentando
el caudal de agua. Se sabe que la velocidad del flujo de agua afecta la formación de la estructura durante
la solidificación.
Esto se debe a su influencia en la condición de enfriamiento. Por lo tanto , se observó que la velocidad de
enfriamiento tuvo un efecto muy significativo en el tamaño de grano de las barras. Esta
observación se define con los siguientes fenómenos:
. Un enfriamiento más rápido da como resultado valores grandes de velocidad de crecimiento, lo que da
como resultado un aumento en el número de nucleantes efectivos y un tamaño de grano más fino. . Una
refrigeración más rápida da como resultado un aumento del (a) grado de constitución y (b) cantidad de
subenfriamiento, lo que da como resultado una estructura de grano fino.
Además de los fenómenos anteriores, el enfriamiento por agua juega un papel importante en la extracción
de calor tanto del molde de fundición como del metal solidificante durante la colada
continua. procedimiento.
Se tomaron lecturas de salida de agua (° C) y agua en (° C) . Al aumentar la velocidad del flujo de agua de
15 a 45 (ltr / min), el agua en la temperatura bajó de 24.9 ° C a 23.7 ° C.
También el agua aumentó de 29.8 ° C a 41 ° C al disminuir el caudal de agua de 45 ltr / min a 15 ltr / min.
Como resumen, todos los fenómenos mencionados anteriormente confirman que la velocidad del flujo
de agua tiene un impacto importante en las propiedades físicas y mecánicas de la aleación de cobre
fundido continuo (Jingchen, 2015) y (LA Dobrzañski, 2007).
45 (ltrs / min)
En el proceso de colada continua, la velocidad de colada es uno de los parámetros más importantes que
influyen en las propiedades metalúrgicas de los metales colados. Por otro lado, la velocidad de colada ,
que está directamente relacionada con la productividad, es uno de los parámetros más importantes para
el continuo fundición. Por lo tanto , es muy importante prestar atención a
una determinación adecuada de la velocidad de lanzamiento.
El objetivo de esta sección fue investigar el impacto de la velocidad de colada en las propiedades
mecánicas de las varillas de cobre OFCu de colada continua.
Aunque la velocidad de colada puede calcularse como una combinación de pasos, es decir, tiempo de
extracción, tiempo de permanencia, retroceso y tiempo de aceleración / deceleración, este
cálculo no afecta a los caprichos teóricos del servo sistema.
Por esta razón, en esta investigación, la velocidad de colada se calcula midiendo físicamente la varilla
fundida durante el tiempo especificado, p. Ej. Mm / min o m / min. Para estudiar el efecto de la
velocidad de colada en colada continua de aleaciones de cobre, se realizó una investigación con cuatro
diferentes velocidades de lanzamiento. Se probaron las propiedades mecánicas de las muestras de
aleación de cobre (que van desde baja a alta velocidad de fundición), y luego los resultados se analizaron
como se muestra en la siguiente Tabla 6-12 y la Figura 6-7.
Para el material obtenido a una velocidad de colada de 2500 mm / min, el valor de la resistencia a la
tracción fue igual a aprox. 178 MPa. Sin embargo, para la muestra de cobre libre de oxígeno moldeado a
una velocidad más alta de 7800 mm / min, la resistencia a la tracción estaba en un nivel inferior de
168 MPa.
Esta fue una diferencia significativa, teniendo en cuenta solo el cambio de la velocidad de colada sin
diferencias en la composición química del material, así como en el método general de
producción. También se encontró que la velocidad de colada podría mejorar el alargamiento de las
muestras desde un 34% que se expande hasta un 41%.
La otra razón para esto es que el aumento de la velocidad de colada conduce a un cambio en la conducción
de calor y la condición de solidificación, lo que hace que sea posible obtener una estructura con granos
más finos. Esto se basa en un cambio térmico porque cuanto mayor es la velocidad de fundición, más
rápido pasa el material de líquido a sólido.
Las Figuras 6-8 y 6-9 muestran secciones transversales y longitudinales de varillas de colada continua
después del corte, pulido y grabado solidificado a cuatro velocidades de arrastre diferentes, por lo que se
puede ver que, en la sección transversal, los granos son radiales desde la superficie al centro y en la
sección longitudinal, hay una línea central.
Comparando las propiedades metalúrgicas y mecánicas de las varillas de cobre OFCu, se puede concluir
que las propiedades mecánicas se correlacionan con el tamaño de grano y las altas propiedades
mecánicas se logran con una estructura de grano pequeña.
Observando la sección transversal de las muestras, se puede ver claramente que, cuando se aumentó la
velocidad de colada de 2500 mm / min a 7800 mm / min, se observó una reducción significativa de
la estructura del grano . Con un aumento de la velocidad de colada, la estructura del grano tiende a ser
más fina en su estructura.
La sección longitudinal muestra, a bajas velocidades de colada (2500 mm / min), los granos
columnares tienen una tendencia a alinearse a lo largo del eje longitudinal de la varilla mientras que, a
mayor velocidad de colada (7800 mm / min), crecen más o menos perpendicularmente a la superficie de
la varilla Esta la observación se debe a que el enfriamiento más rápido da como resultado el aumento de
la cantidad de límites de grano .
Se sabe por la observación anterior sobre el análisis de metalografía de granos que el número de granos
columnares aumenta después del refinado del grano al aumentar la velocidad de colada. Como es bien
sabido, los granos más pequeños tienen mayores proporciones de superficie que de volumen, lo
que significa una proporción mayor de límites de grano a dislocaciones. (Zhiliang NING, 2007) y (Pryds,
2000).
Tabla 6-12: Resistencia a la tracción y porcentaje de elongación promedio de las muestras OFCu
Muestra
Resistencia a la tracción
Porcentaje de elongación
Descripción: Descripción: Descripción: 2.5 long Descripción: Descripción: Descripción: 4.5 long
new Descripción: Descripción: Descripción: 6 long new Descripción: Descripción: Descripción: 7.8 long
Como resumen, se encontró que el tamaño promedio del grano columnar en la aleación disminuye y el
límite del grano se vuelve claro y recto al aumentar la velocidad de colada. Disminuir la velocidad de
colada conduce a un cambio en la dirección de la condición de calor, que en consecuencia, da como
resultado la creación de un frente de cristalización plano que permite obtener una estructura con granos
paralelos al eje del material de colada.
La velocidad de enfriamiento también tiene una gran influencia en la formación de varios defectos dentro
del producto moldeado. Por lo tanto , se debe realizar un control apropiado del enfriamiento de la cadena
y del crecimiento de la carcasa para tener una aleación de cobre fundida continuamente sin defectos.
En esta sección, varios intentos para retirar el cobre fundido en la dirección vertical se probaron desde la
matriz. Los resultados de las pruebas mecánicas se presentan en la Tabla 6-13 y la Figura 6-10. La Figura
6-11 también muestra el efecto de la distancia de extracción sobre el porcentaje de elongación de las
aleaciones de cobre de colada continua. Se puede observar que el aumento de la distancia de extracción
de 3 mm a 6 mm proporciona un ligero aumento en el porcentaje de elongación del 31% al 37%. Aumentar
la distancia de tiro equivale a aumentar la velocidad de lanzamiento. Se encontró que el tamaño
promedio del grano columnar en la aleación disminuye y el límite del grano se vuelve claro y recto al
aumentar la distancia de estiramiento.
De acuerdo con la ecuación propuesta por Kumar'a, la disminución del tiempo de solidificación es igual al
aumento de la velocidad de enfriamiento. Muchos investigadores mencionaron que la velocidad de
enfriamiento es un parámetro de procesamiento importante que afecta el comportamiento mecánico.
Muestra
Resistencia a la tracción
Porcentaje de elongación
Por lo general, el material de alimentación tiene algunos otros elementos (impureza). Al colar el material
de alimentación del cátodo en varios grados por encima de la temperatura de fusión del cobre (1083 ºC),
el oxígeno se refina al fuego. Al contactar la masa fundida con oxígeno que reacciona con las impurezas
con
el oxígeno hace que algunas impurezas de óxido. Pero estos óxidos son más livianos que el líquido y luego
flotan en la superficie y luego pueden atraparse y recogerse como escoria. Por lo tanto , 1180 ºC
(100 grados por encima de la temperatura de fusión) es una temperatura de colada normal de aleaciones
de cobre comunes como OFCu.
Así, 1.097 ºC, 1100 ºC, 1120 ºC y 1140 ºC se seleccionan para ver la eficacia de la fusión de la temperatura
en resistencia a la tracción, porcentaje de alargamiento y la microestructura de colada continua OFCU
aleaciones de cobre.
Los resultados del porcentaje de elongación promedio y la resistencia a la tracción de las muestras
de aleación de cobre se presentan en la Figura 6-12 y la Tabla 6-14. Se puede ver que las muestras en
Cast 4 tienen el mayor porcentaje de elongación y una menor resistencia a la tracción.
El alargamiento de estas muestras aumenta en un 33%, 35%, 36% y 37% respectivamente, cuando la
temperatura de fusión se incrementa de 1097 a 1140ºC. Las propiedades mecánicas del cobre libre de
oxígeno moldeado continuo (OFCu) se pueden cambiar aumentando la temperatura de fusión.
La razón es porque la temperatura de fusión es uno de los factores más importantes que afectan el
tamaño de los grupos atómicos, ya que los cambios de temperatura pueden influir en la nucleación. En Por
otro lado, de acuerdo con la relación entre la velocidad de crecimiento del grano y el grado de súper
enfriamiento, cuanto mayor es el grado de súper enfriamiento, más rápida es la velocidad de crecimiento
del grano. Por lo tanto, con el aumento del grado de súper enfriamiento, el tamaño del grano disminuye,
lo que da como resultado un aumento en el porcentaje de elongación.
La colada que se vierte en una temperatura más alta significa que tiene un recalentamiento
superior. Sobrecalentamiento es la temperatura superior al liqudus. El sobrecalentamiento más alto hará
que la fundición tenga más tiempo para solidificarse de líquido a sólido y la fundición será más larga. La
densidad real disminuyó con la temperatura de colada. Esto es debido a que el líquido con mayor
temperatura de colada tiene menor viscosidad y la turbulencia es mayor durante la fundición. Una
temperatura más alta aumenta la capacidad de desplazamiento de la dislocación.
Esto es lo que causa la deformación plasmática y, por lo tanto, la ductilidad a temperaturas más bajas,
los materiales se vuelven frágiles porque en lugar de la entrada de energía para deformarse, se produce
una deformación plástica del material. Esta energía va a crear una nueva superficie con crack ( Jian, 2009)
y (Liu et al, 2007).
Muestra
Resistencia a la tracción
Porcentaje de elongación
TEMPERATURA DE FUSIÓN (° C)
PORCENTAJE DE ELONGACIÓN ( % )
TEMPERATURA DE FUSIÓN (° C)
Porcentaje de elongación ( % )
La Figura 6-13 muestra secciones transversales de varillas de colada continua después del corte, pulido
y grabado solidificado a cuatro temperaturas de fusión diferentes.
La Tabla 6-15 muestra los resultados obtenidos de la prueba de tracción llevada a cabo en los modelos 1
y 2. El gráfico de comparación también se resume en la Figura 6-14. Los resultados mostraron que la
resistencia a la tracción final (UTS) del modelo 2 es mayor que el modelo 1, y que la adopción de un ciclo
de limpieza puede mejorar la resistencia a la tracción de muestras de bronce de aluminio de 532 MPa a
561 MPa. También se puede observar que el valor del porcentaje de elongación del modelo 2 es mayor
que el molde 1.
Al fundir algunas aleaciones de cobre que contienen ciertos elementos de bajo punto de fusión, como
estaño o zinc, o fundir aleaciones de cobre específicas como el bronce de aluminio, puede producirse una
"acumulación" de estos elementos en la superficie interna del molde de fundición donde
se está solidificando lugar que puede provocar defectos en la superficie de la barra y roturas si no se
controla bloqueando lentamente la matriz.
Las unidades de unidad de extracción Rautomead serie RS están equipadas con una opción de ciclo de
limpieza diseñada para superar este problema de "acumulación". El ciclo de limpieza funciona de forma
cíclica durante el proceso de fundición y está diseñado de tal manera que, a medida que la barra se
ralentiza , el punto de solidificación del metal que se está fundiendo en la matriz se mueve hacia
el extremo caliente de la matriz. La "acumulación" en el troquel se une a la varilla solidificada y se elimina
cuando la velocidad de colada vuelve a la "velocidad de funcionamiento" normal, dejando un troquel
limpio Superficie El ciclo de limpieza proporciona un ligero aumento en el porcentaje de elongación del
32% al 35%.
La razón es que el ciclo de limpieza puede ayudar a eliminar los depósitos, que pueden acumularse en el
ánima del molde de fundición en las proximidades de la zona de solidificación. La velocidad de
colada está en rampa hacia arriba y hacia abajo en el bucle continuo. Esto tiene el efecto de mover la zona
de solidificación arriba y abajo del dado de lanzamiento. La otra razón es la marca de oscilación.
En los procesos de colada continua, para reducir la fricción y evitar la adherencia y ruptura del metal
líquido durante la colada, se requiere la oscilación del molde.
Es bien conocido que esta oscilación causa defectos en la superficie de las aleaciones de colada continua,
es decir, la marca de oscilación, como se muestra en la figura 6-15 (P. Lundkvist, 2014) y (E. Takeuchi y
JK Brimacombe, 1984).
Y puede causar agrietamiento y mejorar las propiedades mecánicas y el rendimiento (James M. Hill et al,
1999). La profundidad de la fisura, el ancho de la fisura y la forma de la fisura son
tres parámetros principales que se utilizan para describir el comportamiento del crack. Existe una
correlación entre la profundidad y el ancho de la marca de oscilación, ya que las marcas más profundas
generalmente tienden a ser más anchas (BG Thomas et al, 1997) y (Tomono, 1979).
Las grietas en forma de U y V en la superficie son dos categorías principales de marcas de oscilación y
la forma en V es mucho peor que la forma en U (Vlado, 2011). Para asegurar la aceptabilidad del acabado
superficial de la aleación de bronce de aluminio fundido continuo, se debe evaluar la profundidad,
el ancho y la forma de las grietas .
Para medir la profundidad y el ancho de la grieta superficial de las muestras de bronce de aluminio , se
utilizó el microscopio digital KEYENCE . Con los " Modos de medición" agregados , el VHX-1000 ofrece una
gama más amplia de mediciones, como distancia, radio o ángulo. En este trabajo, la distancia entre dos
puntos en la pantalla (ancho o profundidad) se mide al especificar los puntos con el cursor.
Para preparar las muestras, primero se cortaron las muestras longitudinalmente perpendiculares a la
marca de oscilación y luego se montaron con una prensa de montaje en caliente en resina epoxi . los las
secciones longitudinales se maquinaron planas, rectificadas y pulidas respectivamente. En este
trabajo, todas las muestras se trituraron primero utilizando papel abrasivo grueso de papel de alúmina
y posteriormente papel húmedo y seco de carburo de silicio. Las muestras se pulieron luego usando pasta
de diamante hasta que se eliminaron los arañazos de la molienda. Después del pulido, las muestras se
limpiaron con acetona en un baño ultrasónico y luego se secaron con gas nitrógeno .
Con base en los parámetros de lanzamiento utilizados, y el proceso de muestreo físico y el tamaño
utilizado, solo se puede examinar un ciclo de colada (por muestra). Sin embargo, como los parámetros
de fundición para pulsos subsecuentes fueron idénticos, se presume que las formaciones de grietas serán
similares (dentro de un rango establecido de +/- 3% barra de error), por lo que el siguiente análisis
se presume que es representativo de todo el elenco. Los ciclos de pulso, después del pulido, se muestran
como "superior" e "inferior" por ciclo de fundición, y se presentan en la Figura 6-17 y 6-18 (con +/- 3% de
barras de error).
En teoría ; (a) temperatura, (b) velocidad de deformación y (c) estado de tensión son los factores más
comunes que afectan a la fractura. Las grietas desempeñan el papel más importante en la fractura.
La posición de fisura, longitud de grieta, ancho de grieta y orientación de grieta se reconocen como
las caracterizaciones principales de grietas.
Los resultados muestran que los defectos superficiales se presentan en el modelo 1, que no se
limpió, principalmente en las grietas en forma de V y en el molde 2, que se realizó con limpieza,
principalmente en las grietas en forma de U. Según la teoría de la fractura, el crecimiento de fracturas y
grietas depende en gran medida del tamaño de la fisura. Las grietas en forma de V en el modelo 1 se
pueden unir más rápido en comparación con las grietas en forma de U en el modelo 2. Por lo tanto, la
resistencia a la tracción y el porcentaje de elongación del modelo 2 es mejor que el modelo 1.
Muestra
532
Resistencia a la tracción
Porcentaje de elongación
Muestra
Posición de grieta
Profundidad (μm)
Anchura ( μ m)
Forma
Imagen
Sin limpiarTop
Sin cleanoutBottom
(μm)
Profundidad (μm)
Ancho (μm)
El objetivo de este estudio fue determinar el efecto de los tipos de colada continua sobre la resistencia a
la tracción y el porcentaje de alargamiento de la varilla de colada continua e identificar si los métodos de
colada continua vertical u horizontal tienen una mejor eficiencia en las propiedades mecánicas de la
aleación de cobre.
El método horizontal de colada continua tiene considerables beneficios de costo sobre la colada
continua vertical . Esta técnica requirió una menor inversión de capital (todas las máquinas están en el
mismo nivel), una instalación más fácil y es una técnica más conveniente para operadores. Sin embargo,
la técnica de fundición preferida está determinada por la aleación y por el rango de tamaño que se
produce .
Para comprender este aspecto, esta prueba produjo muestras de Ag2% Ag de 12,5 mm de
diámetro verticalmente y luego horizontalmente y luego las muestras se evaluaron con una máquina
extensible universal para medir la resistencia a la tracción y el porcentaje de elongación. La influencia de
los tipos de colada sobre la resistencia a la tracción y el porcentaje de elongación del Cu2% de Ag se
muestra en la Tabla 6-16 y en la Figura 6-19.
El valor más alto de UTS fue para el modelo 2 que se echó verticalmente y el valor más bajo de UTS para
el modelo 1, que se produjo horizontalmente. Como se puede ver en la siguiente tabla y figuras, el
porcentaje de elongación promedio del molde de muestra 2 es mayor que el molde 1.
Las Figuras 6-20 y 6-21 muestran tanto las secciones transversales como longitudinales de varillas de
colada continua después del corte, pulido y grabado solidificado en dos direcciones de colada diferentes.
En la colada continua vertical, el metal fundido fluye hacia un troquel enfriado con agua,
que se mantiene dentro del crisol, y se produce la solidificación de la aleación.
Durante la colada continua horizontal, el metal fluye desde la parte frontal del crisol hacia un troquel
enfriado con agua donde tiene lugar la solidificación. Con un control preciso de la temperatura , se crean
las estructuras de grano más pequeñas. Los granos más pequeños tienen mayores proporciones de área
de superficie a volumen, lo que significa una mayor proporción de límites de grano a las dislocaciones.
Cuantos más límites de grano se producen, mayor es la fuerza. Hay una ligera diferencia entre
la estructura del grano porque la gravedad juega un papel y cambia la estructura del grano . La parte
inferior en el moldeado horizontal generalmente se enfría mejor y tiene un grano más fino.
Aunque, las propiedades metalúrgicas y mecánicas de colada vertical se muestran a ser mejor que
horizontal, fundición de aleación de CuAg demostró ser fácilmente alcanzable usando el método de
colada tanto vertical como horizontal. Una inspección visual del acabado de la superficie de la
barra sugiere que ambos métodos pueden producir una buena producción de calidad de varilla.
Tabla 6-16: resistencia a la tracción y porcentaje de elongación de muestras de CuAg
Muestra
Resistencia a la tracción
Porcentaje de elongación
C: \ Users \ Ehsaan \ Desktop \ Horizontal Vertical 1.jpg C: \ Users \ Ehsaan \ Desktop \ Horizontal Vertical
2.jpg
Vertical
Horizontal
Figura 6-20: Comparación de la estructura del grano de las muestras de CuAg (sección longitudinal)
Vertical
Horizontal
Figura 6-21: Comparación de la estructura del grano de las muestras de CuAg (sección transversal)
Los resultados de las pruebas mecánicas se presentan en la Tabla 6-17. La Figura 6-22 muestra el efecto
del tamaño del súper enfriador sobre la resistencia a la tracción y el porcentaje de alargamiento de las
aleaciones de cobre de colada continua. Se puede observar que la disminución del tamaño del súper
enfriador de 76 mm a 48 mm da un ligero aumento en el porcentaje de elongación de 38% a 45% y
disminuye la resistencia a la tracción de 204 MPa a 201 MPa.
Esto se debe a las diferencias entre las paredes de la matriz de cada tipo de súper enfriador. Los
súper refrigeradores de 48 mm tienen paredes de matriz más delgadas en comparación con el súper
enfriador de 76 mm. Esto conduce a una velocidad de enfriamiento diferente . El enfriamiento es más
lento en paredes de troqueles más gruesas en comparación con el diluyente.
La solidificación de las aleaciones en el proceso de colada continua es controlada por su sistema de
enfriamiento. La velocidad de enfriamiento afectará la microestrucutre y cambiará las propiedades
mecánicas de los materiales. La Figura 6-23 muestra las secciones transversales de las muestras
analizadas en esta sección. El enfriamiento Lento reducirá las temperaturas de transformación, ya que si
el cobre fundido se enfría lentamente, los granos tienen un mayor tiempo para crecer.
Por lo tanto, un tamaño de grano grande se forma . Por lo tanto, una velocidad de enfriamiento más
rápida proporcionará un material más duro , mientras que una velocidad de enfriamiento más lenta hará
que el material sea más blando. Aparte de esto, durante el enfriamiento lento de la aleación de CuMg de
colada, el magnesio precipitado que se formó en la matriz de cobre es grueso.
Además , cuando la velocidad de enfriamiento es lenta, algunos de los grandes grupos de átomos en el
líquido desarrollan interfaces y se convierten en los núcleos de los granos sólidos que se van a
formar. Durante la solidificación, los primeros núcleos aumentan de tamaño a medida que más y más
átomos se transfieren del estado líquido al sólido en crecimiento. Finalmente, todas las transformaciones
líquidas y los granos grandes se desarrollan. Los límites de grano representan los puntos de encuentro de
crecimiento de los diversos núcleos inicialmente formados. Cuando la velocidad de enfriamiento es
rápida, se desarrollan muchos más grupos y
cada uno crece rápidamente hasta que se encuentra con su vecino. Como resultado, se forman más
granos y el tamaño del grano en el metal sólido es más fino (William O Alexander y Bradbury E. J, 1985).
Muestra
El efecto del caudal de agua, la velocidad de colada, la adición de elementos de aleación, la distancia de
extracción, la temperatura de fusión; El ciclo de limpieza, la dirección de colada continua (horizontal /
vertical) y el tamaño del superrefrigerador en las propiedades mecánicas de las aleaciones de cobre de
colada continua se investigaron utilizando una máquina de tracción.
1. La colada continua ascendente vertical tiene un buen potencial para adaptarse a la producción
en masa de alambres de aleación Cu-Zr hipoeutéctica. 2. Cuando se aumentó la velocidad de flujo, se
observó una mejora en el porcentaje de elongación . 3. Cuando se lanza velocidad aumentó una mejora
significativa de físicas y propiedades mecánicas de aleaciones de cobre se observaron . 4. La adición de
elementos de aleación podría mejorar la resistencia a la tracción de la aleación de cobre de colada
continua. Sin embargo, el porcentaje de elongación de la aleación disminuye con un aumento en la
cantidad de elemento de aleación. 5. La adición de zirconio reduce ligeramente el tamaño de SDAS de la
varilla de cobre de colada continua . 6. La distancia de extracción afecta fuertemente las propiedades
físicas y mecánicas del cobre de colada continua. 7. Con el aumento de la velocidad de colada, la velocidad
del flujo de agua, la distancia de tracción, la estructura del grano tiende a ser más fina en la aleación de
cobre de colada continua. 8. Una limitación observada en este estudio es que una vez que la velocidad de
colada, la velocidad del flujo de agua y la distancia de extracción aumentan, se produciría una fractura por
colada. Velocidad de colada En lo alto , baja distancia de extracción y parámetros de cambio de baja tasa
de flujo de agua debería ser evitado.
9. De acuerdo con la relación entre la velocidad de crecimiento del grano y el grado de súper enfriamiento,
cuando se incrementó la temperatura del fundido se observó una reducción del tamaño del grano y
una mejora del porcentaje de elongación. Sin embargo, la resistencia a la tracción de la aleación
disminuye con un aumento de la temperatura de fusión. 10. El ciclo de limpieza puede ayudar a eliminar
los depósitos, que pueden acumularse en el ánima del molde de colada en las proximidades de la zona de
solidificación. El uso de un ciclo de limpieza afecta fuertemente las propiedades mecánicas del cobre de
colada continua. El porcentaje de elongación y la resistencia a la tracción mejoraron cuando se utilizó un
ciclo de limpieza. 11. El tamaño del súper enfriador puede mejorar las propiedades físicas y mecánicas de
cobre colado continuo. 12. Cambiar el tipo de fundición continua de horizontal a vertical puede mejorar
las propiedades mecánicas del cobre de colada continua. Esto se debe a controlar la velocidad de
enfriamiento y cambiar la estructura del grano. 13. Comienzo de colada a baja temperatura y luego
aumentar gradualmente. 14. comience a lanzar a baja velocidad y luego aumente gradualmente. 15. Si
durante la colada se observa una grieta o rasgadura, la temperatura de la barra de colada saliente y la
velocidad de colada deberían disminuir y, después de desaparecer, la grieta o rasgadura la temperatura y
la velocidad se pueden aumentar nuevamente. 16. Grandes materiales de extracción equivalentes a
mayor velocidad y mayor productividad, pero a veces conducen para agrietar / rasgar en la superficie de
colada continua de aleaciones. 17. El enfriador debe llenarse con agua durante el precalentamiento para
evitar la distorsión.
6.6 Recomendación
En base a los resultados obtenidos hasta el momento, hay algunas áreas más que
deben explorarse e investigarse en relación con la mejora de la calidad de las aleaciones de cobre de
colada continua, como se sugiere a continuación:
. Investigación sobre la influencia de varios grados de matrices sobre las propiedades mecánicas de la
aleación de cobre fundido continuo. . Investigación sobre la influencia de varios parámetros de fundición
en la conductividad eléctrica de la aleación de cobre de colada continua
Este capítulo describe el procedimiento utilizado para producir aleaciones de plomo fundidas
continuamente. En Además, se discuten el análisis de prueba de tracción, microscopía óptica y SEM, así
como el análisis del acabado de la superficie de la varilla .
7.1 Antecedentes
Las aleaciones Pb-Sb se utilizan con frecuencia en numerosas aplicaciones industriales, como fundas
de cables , rodamientos antifricción, soldadura y rejillas de baterías. Esto se debe a
sus características beneficiosas , como el efecto de endurecimiento de la precipitación, así como
sus propiedades microestructurales y mecánicas (E. Jullian, 2003 ), (R. Mahmudi, 2007) y (Corby G.
Anderson, 2012).
Las aleaciones Pb-Sb generalmente pueden producirse por procesos de fundición por gravedad (Mevlüt
Sahin y Hasan Kaya, 2011) o por presión angular de igual canal (ECAP) (Figueiredo, 2006) . El proceso de
colada continua tiene ciertas ventajas sobre otros procesos, como el tamaño de la superficie de
fabricación, el costo, el mantenimiento, el ahorro de energía, la tasa de desechos y el tamaño de
la longitud de los productos finales.
Por lo tanto, si las propiedades metalúrgicas y mecánicas del componente producido por colada continua
son aceptables, el proceso de colada continua puede convertirse potencialmente en la opción de
fabricación preferida de la industria para aplicaciones específicas.
Trabajos previos han demostrado que, en comparación con otros metales, el plomo tiene
una fuerza mucho menor . Por ejemplo, la resistencia a la tracción del acero dulce es aproximadamente
15 veces más fuerte ;
cobre 10 veces más fuerte; y aluminio aproximadamente 6 veces más fuerte que el plomo puro
(Iain Thornton, 2001).
Por lo tanto, el plomo puro no es adecuado para aplicaciones que requieren incluso una resistencia
adecuada. Dirigir normalmente se considera que no responde al tratamiento térmico. Sin embargo,
algunos medios para fortalecer las aleaciones de plomo y plomo pueden ser necesarios para ciertas
aplicaciones. Las aleaciones de plomo para los componentes de la batería, por ejemplo, pueden
beneficiarse de una resistencia a la fluencia mejorada para retener las tolerancias dimensionales durante
toda la vida útil. Las redes de baterías también requieren una dureza mejorada para resistir el manejo
industrial.
El punto de fusión absoluto del plomo es 327.4 ° C (621.3 ° F). Por lo tanto, en aplicaciones en las que se
usa plomo, los procesos de recuperación y recristalización y las propiedades de fluencia tienen gran
importancia. Los intentos de fortalecer el metal reduciendo el tamaño del grano o trabajando en frío
(endurecimiento por deformación) han resultado infructuosos.
Bismuto, estaño y antimonio son los elementos de aleación más comunes de plomo. por Por ejemplo, una
adición de 20% de bismuto, 5% de estaño y 1% de antimonio puede aumentar la resistencia de un plomo
puro aproximadamente dos veces más (JG Thompson, 1930).
impacto en las propiedades electroquímicas. Por lo tanto, las aleaciones de plomo-antimonio para
diversas aplicaciones se producen a aproximadamente 1-3% Sb solamente (Martienssen et al, 2005) y (Y
Zhou, 1968).
Las pruebas se llevaron a cabo en la máquina de colada modelo RS080 verticalmente ascendente en las
instalaciones de Rautomead en Dundee, Reino Unido.
Este informe cubre la muestra A, que produjo una varilla de 8 mm de diámetro en plomo blando, y
la muestra B, que produjo una varilla de 8 mm en plomo con 1,25% de
antimonio. La composición química de la aleación colada se probó usando un espectrómetro
AMETEK. La prueba de tracción , la metalografía y SEM / EDX se utilizaron para investigar la relación
entre la microestructura y las propiedades mecánicas de la varilla de Pb y Pb-Sb fabricada por colada
continua .
El truco principal con la fusión de las aleaciones de plomo y antimonio es obtener la temperatura correcta.
Esta significa que, la aleación está caliente y tarda mucho tiempo en solidificarse en la matriz. Una
temperatura de alrededor de 370-380ºC es la temperatura adecuada para fundir esta aleación.
Tabla 7-1: Las muestras de plomo evaluadas en esta investigación y sus parámetros de servo de fundición
Muestra
Aleación
Aceleración (Sec)
Desaceleración (Segundo)
Para evaluar las propiedades mecánicas de las muestras, se utilizó la prueba de tracción uniaxial . Las
muestras de prueba se prepararon de acuerdo con el estándar ASTM (ASTM E8 / E8M - 13a) y para cada
molde, se seleccionaron tres muestras y se tomó un promedio.
La prueba de tracción se realizó utilizando una máquina Instron universal (Modelo -4204) para investigar
la resistencia a la tracción (MPa) del material, así como para encontrar la ductilidad en términos del
porcentaje de elongación de la aleación.
A partir de los datos medidos, la resistencia a la tracción se calculó dividiendo la carga máxima por el área
de la sección transversal original de la muestra de ensayo.
7.2.3 Metalografía
Debido a que es muy suave, el plomo es uno de los materiales más difíciles de preparar con fines de
metalografía. Entonces , aunque la metalografía de plomo y aleaciones de plomo no es imposible,
depende directamente de la habilidad y el esfuerzo del operador (Ednie, 1996) y (Slepian, 1979).
Las muestras para observaciones microestructurales se cortaron con una sierra limpia y afilada. El corte
de la muestra de prueba se realizó con cuidado para evitar destruir la estructura
del material. Después de que la muestra se seccionó a un tamaño conveniente, las muestras se trituraron
utilizando papel de lija de papel de alúmina 220 a 1200, y luego se pulió, comenzando con 6 micras y luego
usando 3, 1 y ¼ micrón.
Después del pulido, las muestras se limpiaron con acetona en un limpiador ultrasónico y luego se secaron
con gas nitrógeno . El último paso utilizado en este trabajo fue grabar las muestras en una solución de
ataque apropiada para extraer la microestructura de la muestra de prueba. El grabado de cualquier metal
blando como plomo y aleación de plomo es la etapa más importante del procedimiento de metalografía,
que identifica la microestructura interna. Incluso una buena preparación de muestra no es suficiente para
investigar las propiedades de las aleaciones (JR Vilella y D. Beregekoff, 1927).
De acuerdo con ASTM E407-07 (Práctica estándar para micrograbado de metales y aleaciones), las
muestras pulidas se grabaron en una solución de 75 ml de ácido acético glacial (C2H4O2), 25 ml de
peróxido de hidrógeno concentrado al 30% (H2O2) y 15 ml de glicerol ( C3H8O3) durante 10-30 minutos
(dependiendo de la profundidad de la capa distribuida). Entonces, las muestras se secaron y se limpiaron
con ácido nítrico concentrado al 70% para que aparecieran los cristales (Figura 7-1). (Norma ASTM E407
- 07) y (JR Vilella y D. Beregekoff, 1927).
Para el análisis EDX, el límite de detección fue de 0,5 a 1% en peso. Se utilizó un voltaje de trabajo de 15
KV en el SEM para excitar los rayos X para el análisis cuantitativo de elementos. Alto el análisis de
magnificación se realizó en el microscopio electrónico de barrido JEOL JSM7400F con un analizador de
rayos X de dispersión de energía (EDS) Oxford Instrument incrustado .
Para garantizar la aceptabilidad del acabado superficial de las aleaciones de plomo fundidas
continuamente, se evaluaron la profundidad, el ancho y la forma de las grietas . Para medir la profundidad
y el ancho del agrietamiento superficial de las muestras Pb y Pb1.25% Sb , las muestras de plomo y
antimonio se cortaron longitudinalmente perpendicularmente a la marca de oscilación y luego se
montaron con una prensa de montaje en caliente en resina epoxi. Las secciones longitudinales se
maquinaron planas, rectificadas y pulidas respectivamente.
Después del pulido, las muestras se limpiaron con acetona en un limpiador ultrasónico y luego se secaron
con gas nitrógeno . La profundidad y el ancho de la marca de oscilación se examinaron y fotografiaron
utilizando un microscopio óptico digital "KEYENCE".
Los resultados están divididos en cuatro secciones principales. Estas secciones describen los datos de
análisis para prueba de tracción, metalografía, SEM / EDX y acabado de la superficie de la varilla,
respectivamente.
A menudo se agrega una pequeña cantidad de elementos de aleación a los metales para mejorar
sus propiedades físicas y mecánicas. El objetivo de este estudio fue investigar el
Muestra No.
Naciones Unidas
(Dirigir)
(Plomo-Antimonio)
Porcentaje de elongación ( % )
Muestras
Fractura de Pb
Fractura de Pb1.25% Sb
7.3.2 Evaluación de microestructura y lectura de tamaño de grano promedio (Método planimétrico ASTM
E-112)
El objetivo principal del presente trabajo fue investigar el efecto de la adición de antimonio Sb (1,25 % en
peso ) sobre la estructura de las aleaciones de plomo. Las muestras de plomo puro y de antimonio
agregado pulidas y luego grabadas se observaron mediante microscopio óptico digital . La figura 7-4 (a)
muestra la microestructura del plomo puro y la figura 7-4 (b) muestra la estructura de grano de la aleación
de plomo con varilla de fundición continua de antimonio al 1.25%. Estas figuras muestran claramente la
distribución precipitada de la aleación de Pb-Sb después de añadir antimonio. Como se puede ver, en la
muestra con antinomia agregada, hay muchas pequeñas manchas oscuras con los granos de cristal de
plomo reducidos. Estas manchas oscuras se identifican como partículas ricas en antinomia
precipitadas. Como se demostrará en la siguiente sección, en las observaciones de imagen de SEM de alta
magnificación, se puede ver claramente la dispersión de partículas ricas en antimonio dentro de los
granos de Pb .
Los tamaños de grano del plomo-antimonio fundido homogeneizado en las siguientes figuras mostrarán
una fuerte influencia de las adiciones de elementos de aleación en el tamaño de grano, ya que
las condiciones de fundición fueron las mismas para ambas aleaciones.
Los elementos de aleación adicionales típicamente producen una distribución fina y homogeneizada
de precipitación. Debido al grano más fino, hay más precipitaciones en el espacio. Así, Pb1.25% Sb exhibe
una mayor resistencia a la tracción que el plomo puro. Las adiciones de Sb en el Pb dieron como resultado
el refinamiento del grano. Un posible refinamiento del grano fue causado por el aumento
del calentamiento , ya que la temperatura de fusión del plomo puro era de aproximadamente 327 ° C y
la temperatura de fusión de la aleación de Pb-Sb era de 380 ° C. Entonces los granos dentro de la
estructura se recristalizan en muchos granos finos. Este crecimiento de grano también se debe a la
difusión del soluto que se produce.
En general, los granos más pequeños / más finos , tienen una mayor área de límites de grano que inhiben
el movimiento de dislocación y reducen el tamaño del grano. Los sitios de nucleación disponibles son
de mayor. Por lo tanto, la reducción del tamaño de grano típicamente aumenta la tenacidad debido a que
las dislocaciones interactúan con el límite del grano, ya que en un grano más grande hay más dislocaciones
dentro del grano. Hay una posibilidad mucho mayor de que una dislocación se detenga en un límite de
grano en el grano más pequeño. La ecuación de Hall-Petch explica la correlación entre el tamaño del grano
y el límite elástico (William D. Callister, 2003):
Descripción: Descripción: Descripción: Fig 3 (a) Descripción: Descripción: Descripción: Fig 3 (b) Este
estudio intenta investigar la validez de la relación Hall-Petch en el colar continuamente plomo que
contiene 1,25% de antimonio. La mejor manera de hacerlo es examinar la microestructura y cuantificar el
tamaño del grano.
Como se explicó en el capítulo anterior, con respecto a ASTM E112, hay tres técnicas ampliamente
conocidas que se usan para medir el tamaño de grano de las secciones rectificadas, pulidas y gravadas de
especímenes metalográficos que incluyen (norma ASTM E112-12):
Se dibujó un círculo en la imagen y se contaron los granos que estaban ubicados completamente dentro
del círculo y luego los granos que interceptaban el círculo se contaron por separado. El tamaño de grano
promedio se calculó usando la siguiente ecuación (Estándar ASTM E112 - 12), (Jefferies Z et al, 1916) y
(Engqvist H & Uhrenius. B, 2003):
La figura 7-5 muestra el análisis y la cuantificación del tamaño de grano de plomo y plomo 1,25% de
antimonio mediante el método planimétrico de Jeffries.
Los resultados de los tamaños de grano promedio de las muestras de plomo se presentan en la Tabla 7-
3. Esta tabla muestra las variaciones del tamaño de grano promedio de estas dos muestras como se
discutió anteriormente.
Número de Cast
Aleación
(mm2)
La siguiente sección explicará que, en un cable que contiene aproximadamente 0,44 % en peso de Sb,
el antimonio no se disuelve hasta que la temperatura supera los 100 ° C. Permanecerá sin disolverse a
temperaturas de hasta un poco más de 100 ° C. Entonces, el crecimiento de grano puede aumentar en
tamaño de grano.
En el diagrama de fase de PbSb como se muestra en (Figura 7-6), el Sb forma una fase eutéctica con Pb. El
sistema eutéctico es para aleaciones con solubilidad limitada. El punto de fusión de la aleación eutéctica
es menor que el de los componentes como el plomo y el antimonio. La reacción eutéctica es una
transición de líquido a la mezcla de dos fases sólidas, a + ß a concentración eutéctica .
El plomo-antimonio tiene un sistema de aleación eutéctica binaria de bajo punto de fusión. Cuando un
líquido de composición eutéctica se solidifica, se forma una microestructura eutéctica con una capa
de fases a y ß. Los granos ricos de Sb se forman cuando la concentración de Sb en la aleación de PbSb
excede el límite de solubilidad, que es solo de 0,44 wt. % a 100 ° C. ( Gierlotka, 2013).
La Figura 7-7 muestra la imagen de electrones (una vista ampliada) tanto de la aleación de plomo puro
como de la de plomo y antimonio en la condición de lanzamiento, mientras que presenta la imagen similar
usando el microscopio óptico. La figura (a) muestra la microestructura (imagen SEM) y la figura (b) ilustra
el análisis EDX.
Las regiones más oscuras, que se ven con mayor detalle alrededor de los precipitados en la
segunda imagen, son regiones ricas en antimonio, que no se observan en el plomo puro
estructura . Las aleaciones de plomo hipoeutécticas contienen menos del 13% de Sb, en la estructura
tienen cristales de plomo en forma de dendritas y eutéctico. Por lo tanto, en la estructura de las
aleaciones de plomo está presente en dos tipos de estructuras ;
1- Grandes cristales en forma de dendritas. 2- Cristales más pequeños que tienen la forma de placas que
participan en la estructura eutéctica.
Como se discutió en la sección anterior, los resultados del análisis SEM, figura 7-8, demuestran la
estructura de la matriz Pb-Sb (L) más Pb (alfa) como se esperaba. El Pb-Sb El diagrama de fase muestra
que el punto de la energía es 11.2% wt Sb. Por lo tanto, rango hipoeutéctico sería de hasta 11,2% en peso
Sb y el rango hipereutéctico a lo largo de 11,2% Sb. La aleación analizada usando el SEM en la figura 7-8
se encuentra dentro del rango hipoeutéctico
rango en 1.25% wt Sb. La solubilidad a 100 ° C de Sb en Pb es 0,44% en peso y para 1,25% en peso Sb, el
análisis SEM y EDX confirma la estructura esperada.
La fase brillante es la matriz rica en el plomo y la fase oscura corresponde a la rica en el antimonio en la
reacción ectéctica.
La mezcla se enfría lentamente, sin cambios en el estado hasta que alcanza la temperatura T1, cuando
alcanza la línea líquida, la fase alfa (Plomo) comienza a solidificar en cualquier sitio de nucleación
favorable . Luego, el alfa se solidificará como dendritas, que crecerá hasta convertirse en granos de alfa. A
medida que la aleación invierte enfriando, los sitios de nucleación existentes crecen y sitios de nucleación
adicional se siguen formando dentro de las partes líquidas de la mezcla. Estas regiones de crecimiento y
crecimiento de la generación se forman y cuando estas cumplen con los límites de grano se forman. Las
dendritas alfa primarias crecen, lo que la cuenta de las formas que el alfa forma en las muestras
transversales. Como el resto del líquido se enfría, su impresión se vuelve más rica en matriz. La
composición del sólido también se vuelve en el diagrama de fase.
Estas observaciones y análisis SEM / EDX fueron útiles para comprender la solidificación del proceso de
aleaciones de antimonio al 1,25% de plomo y para explorar la relación entre resistencia a la tracción de
Pb1.25% Sb con la estructura.
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1- Lead1.25% puede ser producido por el procedimiento de colada continua sin ningún problema
significativo. 2- La adición de antimonio como elemento de aleación mejora la resistencia a la tracción de
la aleación de plomo fundido continuo. Los resultados mostraron que la resistencia a la tracción del plomo
puro era mayor a medida que aumentaba la cantidad de antimonio, haciendo que la resistencia a la
tracción aumentara de 17 MPa a 29MPa cuando se añadiera 1,25% en peso de Sb al plomo puro. Por lo
tanto , el plomo que contiene 1,25% de antimonio tiene una mayor resistencia a la tracción del plomo
puro. 3- La adición de antimonio dio como resultado una disminución en el porcentaje de
elongación. Eso fue encontrado que la adición de 1.25% de antimonio en el plomo puro , reduce su
elongación de 41% a 14%. 4- La fractura de plomo fue dúctil con estrechamiento. El Pb1.25% Sb todavía
era dúctil, pero menos que el Pb puro.
7.5. Recomendación
Hay varias líneas de investigación que surgen de este trabajo y que deberían llevarse a cabo:
1- Investigación sobre la influencia de la velocidad de colado y las propiedades mecánicas de las aleaciones
de plomo fundido continuo. 2- Incrementar la velocidad de lanzamiento requiere más profundidad de
inmersión. La eficiencia de la profundidad de inmersión frente a la resistencia a la tracción y el porcentaje
de elongación podría ser una investigación y desarrollo alternativo de la prueba de plomo. 3- Mejora del
acabado de la superficie. 4- Investigación sobre la influencia de la velocidad de colado y la profundidad de
inmersión en el acabado superficial de la colada continua de aleaciones de plomo-antimonio.
Capítulo 8 - Investigación de la distribución de plomo en tres combinaciones diferentes de materia prima
de latón
El siguiente capítulo presenta y analiza la distribución del plomo en tres combinaciones diferentes de
materia prima de bronce, que incluyen:
Los gránulos de cobre y las piezas de Zn se fundieron en un horno de inducción junto con adiciones de
elementos y se vertieron en una máquina de colada Rautomead. . La chatarra de latón y las piezas de Zn
junto con el resto de las adiciones de elementos se derritieron y lanzaron en una máquina de colada
Rautomead. . La chatarra de cobre y las piezas de Zn junto con las adiciones elementales se derritieron y
se lanzaron en la máquina de colada Rautomead.
8.1 Antecedentes
Los latones cubren una gama de aleaciones de cobre y zinc que contienen hasta alrededor del 45% de
zinc y constituyen uno de los grupos más importantes de materiales de ingeniería no ferrosos. El latón se
usa ampliamente en numerosas aplicaciones de mercado, como tornillos, válvulas, rodamientos,
accesorios y sujetadores especiales debido a su resistencia a la corrosión beneficiosa, conductividad
térmica y eléctrica, formabilidad y buenas propiedades mecánicas (Sol, 2014).
Algunos elementos de aleación mejoran las características especiales del latón. El plomo es uno de
los elementos más importantes, que se puede agregar a cualquier latón para aumentar las propiedades
de maquinabilidad con respecto al bajo punto de fusión del plomo y la muy baja solubilidad del plomo en
el latón. Sin embargo, otros elementos como bismuto (Bi), estaño (Sn) y arsénico (As) se utilizan para
mejorar la caracterización del latón (Ch.Nobel & F.Klocke, 2014) y (A. Momeni, 2015). Como ejemplo
particular, el estaño en latón ayuda a prevenir la segregación de bismuto de los límites de grano. El
bismuto está al lado del plomo en el periódico
La tabla , por lo que se agrega al latón como alternativa al plomo, tiene la misma eficacia pero sin efectos
adversos para la salud. El latón con plomo tiene excelente maquinabilidad, buena resistencia
y buena resistencia a la corrosión. Los cables de latón con plomo permanecen en uso durante años. Por
lo tanto, los latones de plomo se utilizan por su alta maquinabilidad y resistencia a la corrosión
atmosférica.
A pesar de las ventajas de usar plomo para mejorar la maquinabilidad, debe ser limitado debido a la salud
y el medioambiente. La evaluación de la eficiencia de los elementos sustitutos en la maquinabilidad es
importante debido al impacto en el costo de fabricación.
Las varillas de latón con plomo se pueden producir mediante tecnología de conformado por
extrusión continua y colada continua. La desventaja importante de producir una varilla de aleación de
latón mediante tecnología de conformado por extrusión continua es la calidad de la varilla de aleación de
latón.
El uso de la colada continua ofrece una serie de ventajas en comparación con la conformación continua
por extrusión, como el bajo consumo de energía, la alta productividad, el tamaño de la longitud del
producto final, la larga capacidad de producción y el costo.
Una vez que una máquina de colada continua se configura con su matriz de colada en su lugar, a menudo
puede funcionar durante 5x24 h seguido de un cambio de troquel durante un fin de semana. Cuando la
matriz no requiere ser cambiada, la máquina puede dejarse en modo de espera, llena de metal fundido y
la producción puede reiniciarse cuando sea necesario (Li, 2014) y (Cuypers, 1987).
Los alambres de latón con plomo de fundición continua se utilizan principalmente para el mecanizado de
descarga eléctrica , el alambre de corte por erosión de chispa, el alambre de espigas del conector de
rodamientos y específico para alambres eléctricos de automóviles .
Barras de latón con plomo con la misma composición pero con diferentes combinaciones se
han caracterizado en este trabajo. La composición química y la microestructura se han estudiado para
aclarar la distribución del plomo.
. Latones alfa (Zinc ( % ) <35), que contienen solo una fase, con estructura de cristal cúbica centrada en
la cara. Las aleaciones que contienen hasta 35% de zinc son aleaciones que trabajan en frío con alta
ductilidad y propiedades de embutición profunda. . Latones alfa-beta (Zinc ( % ) 35-45) que contiene las
fases a y ß; ß-fase es BCC cúbica centrada en el cuerpo y una fase es FCC. Aleaciones superiores al 35% El
zinc parece plástico a alta temperatura y proporciona excelentes propiedades de trabajo en caliente. .
Beta latón (Zinc ( % ) 45-50), que contiene solo una fase, con estructura de cristal cúbica centrada en
el cuerpo .
. Latón Gama: (Zinc (%) 33-39) y (Cobre (%) 61-67) . . Latón blanco: (Cinc (%)> 50) y (Cobre (%) <50) . .
Cartucho de latón: (Zinc (%) 30) y (Cobre (%) 70) . . Dorado del metal: (Cinc ( % ) 5) y (Cobre (%) 95).
Porcentajes bajos generalmente se agregan al latón para mejorar varias propiedades. Como un ejemplo
particular;
. Otros elementos tales como magnesio, hierro y aluminio mejoran en diversas propiedades tales como la
resistencia a la tracción.
El plomo es el elemento de aleación más común agregado al latón para mejorar las propiedades. El latón
con plomo es un latón alfa-beta con una adición de plomo con excelente maquinabilidad. La adición de
plomo en el rango de 1 a 3 % en peso a los latones Alpha-beta se hace para mejorar la maquinabilidad. El
plomo a menudo se agrega a las aleaciones de latón para mejorar la maquinabilidad mientras que las
propiedades permanecen sin cambios. La solubilidad del plomo en el latón es muy baja y , por lo tanto, se
pricitipa como gloubles finos en los límites de grano en la microestructura.
El plomo, al ser prácticamente insoluble en latón en estado sólido, se separa en pequeños glóbulos
aislados distribuidos uniformemente a través de la estructura. Dado que el plomo ha permitido el punto
de fusión (327.5 ºC), que los otros constituyentes del latón, tiende a migrar hacia los límites del grano en
forma de glóbulos a medida que se enfría durante la colada.
De acuerdo con la literatura anterior, la distribución de partículas de plomo es excelente en la estructura
de latón fundido continuo . El objetivo de este estudio fue investigar el impacto del uso de tres cargas
diferentes (gránulos de cobre, chatarra de latón y chatarra de cobre) en la distribución de partículas de
plomo mediante microscopía óptica y espectrometría de masas para comparar la distribución de plomo.
(a) Casting
En esta investigación se usaron muestras de latón con plomo con contenidos de 0.1 - 0.2% de Pb de
acuerdo con la Tabla 8-4 . La designación de aleación más cercana es C28XXX (pendiente de aplicación
con Copper Development Association - CDA). La distribución de Pb se investigó mediante metalografía y
análisis de espectrometría de masas.
En este trabajo, el operador pesó primero la carga y luego se fundió en un crisol de grafito utilizando
tecnología de horno de elemento de calentamiento de grafito ( máquina de colada continua
horizontal Rautomead ) como se muestra en las Figuras 8-2 y 8-3.
(b) Chatarra
Descripción: Descripción: Descripción: NOMBRE: PhD: papers: Amin papers: AFS: foto: Feeding Station
2.jpg Descripción: Descripción: Descripción: NOMBRE: PhD: papers: Amin papers: AFS: foto: BASB Factory
Services (6 ) .jpg
Tabla 8-1: muestras de latón con plomo evaluadas en esta investigación (http://www.lcl.com.au)
Nombre de muestra
Combinación
Muestra 1
Los gránulos de Cu y las piezas de Zn se fundieron en un horno de inducción junto con adiciones de
elementos y se vertieron en una máquina de colada Rautomead .
Muestra 2
La chatarra de latón y las piezas de Zn junto con el resto de las adiciones de elementos se derritieron y
lanzaron en una máquina de colada Rautomead.
Muestra 3
La chatarra Cu y las piezas de Zn junto con las adiciones elementales se derritieron y lanzaron en la
máquina de colada Rautomead.
Muestra Nombre
Peso de carga
Imagen de la carga
Imagen de la pieza de Zn
Muestra 1
Zn en losas de 25 kg
Muestra 2
Zn en losas de 25 kg
Muestra 3
Zn en losas de 25 kg
Descripción: Descripción: Descripción: SIN NOMBRE: PhD: papers: Amin papers: AFS: foto: 2218-
4.jpg Descripción: Descripción: Descripción: NOMBRE: PhD: papers: Amin papers: AFS: foto: Wegmann
RL1006 Zinc Ingot 130511 002.jpg Descripción: Descripción: Descripción: SIN NOMBRE: PhD: papers: Amin
papers: AFS: foto: khs8-9-04 014.jpg Descripción: Descripción: Descripción: NOMBRE: PhD: papers: Amin
papers: AFS: foto : Wegmann RL1006 Zinc Ingot 130511 002.jpg Descripción: Descripción: Descripción:
NOMBRE: PhD: papers: Amin papers: AFS: foto: TOM feb 2012 (44) .JPG Descripción: Descripción:
Descripción: NO NAME: PhD: papers: Papeles de Amin: AFS: foto: Wegmann RL1006 Zinc Ingot 130511
002.jpg
Nombre de muestra
Horizontal
Tabla 8-4: Rango objetivo de muestras de latón con plomo (http://www.lcl.com.au)
8.2.2 Metalografía
Las muestras para el examen metalográfico se prepararon mediante técnicas convencionales. Las
secciones metalográficas se cortaron con una sierra limpia y afilada y luego se trituraron usando papel
abrasivo de alúmina, primero usando papel abrasivo grueso (grado nº 220) y posteriormente papel fino
húmedo y seco (grano No. 1200) con fuerza de 5-10 libras y agua como un lubricante La velocidad de
molienda de la base / cabeza fue de 100/100 rpm.
Las muestras fueron luego pulidas usando pasta de diamante que comenzaba con 1 micra y luego usaba
¼ micra. La velocidad de pulido base / cabeza era de 100/100 rpm y la fuerza era de 5-10 lbs. Después de
pulir, respectivamente, se usaron enjuagues con alcohol y secado en una corriente de aire caliente como
procedimientos de acabado.
De acuerdo con ASTM E407-07 (Práctica estándar para micrograbado de metales y aleaciones), las
muestras pulidas se grabaron en una solución de ácido nítrico concentrado al 70% (HNO3) y agua. La
estructura de las muestras se investigó utilizando un microscopio digital Keyence VHX 3D .
Se examinaron muestras metalográficas en modos de luz reflejada de campo claro y luego se tomaron
imágenes con una cámara de microscopio digital Keyence VHX 3D y luego se procesaron utilizando el
software de imagen de microscopio digital Keyence VHX 3D.
(1) espectrometría de masas (MS), (2) química húmeda incluyendo técnicas gravimétricas y titrimétricas,
(3) espectroscopía de emisión óptica de chispa (Spark-OES), (4) espectroscopía de emisión óptica de
plasma acoplada inductivamente (ICP-OES), ( 5) La fluorescencia de rayos X (XRF) y (6) la difracción de
rayos X (XRD) son técnicas comunes de química analítica para identificar la cantidad y el tipo de sustancias
químicas presentes en una muestra.
El espectrómetro de masas tiene algunas ventajas sobre los otros métodos analíticos, como el pequeño
tamaño de muestra, la precisión, el análisis rápido y los problemas de seguridad menos exigentes en
comparación
a las técnicas de rayos X (Sparkman, 2000), (R. García, 2012), (Beckhoff, 2006) y (Semih Otles).
En esta investigación se utilizó espectrometría de masas (modelo: AMETEK) como técnica analítica para
identificar la cantidad de sustancias químicas presentes en las muestras.
Las muestras se prepararon usando una fresadora. La Figura 8-4 muestra imágenes fotográficas de
muestras antes, durante y después del análisis de espectrometría de masas.
Se empleó un microscopio electrónico de barrido para producir imágenes de alta resolución . El análisis
de espectroscopía de rayos X por dispersión de energía es una técnica conocida de rayos X que se
utiliza para identificar la composición elemental de los materiales.
Los resultados se dividen en tres secciones principales. Estas secciones se describen los datos
de análisis para metalografía, SEM / EDX y espectrometría de masa, respectivamente.
La estructura del grano de los latones con plomo es similar a los latones sin
plomo (http://www.copper.org, nd).
La microestructura de los latones con plomo contiene partículas de plomo principalmente en los límites
de grano o regiones interdendríticas. El plomo es prácticamente insoluble en cobre sólido y aparece como
una partícula oscura en la estructura (García, 2010).
Para identificar el plomo, las muestras se examinaron con un microscopio óptico digital (aumento x1000).
La figura 8-5 muestra la típica estructura de morfología del grano equiaxial de muestras de latón y Pb
altamente insoluble como una partícula oscura. El contenido de Pb fue demasiado bajo para extraer
alguna conclusión importante sobre la homogeneidad de Pb en las muestras. Sin embargo , parecía estar
bastante bien distribuido.
El plomo es insoluble en latón en estado sólido y forma una "isla" que consiste en partículas esféricas
que ocupan las interfaces a y ß. La disminución del diámetro medio de partícula y el aumento de la
densidad de población de partículas (para un contenido de plomo dado) da como resultado
una mejora sustancial en la maquinabilidad.
Dirigir
El trabajo se continuó utilizando el espectrómetro AMETEK para examinar diferentes áreas en cada
espécimen. Las áreas 1 a 4 están alrededor de la circunferencia de la muestra, y el área 5 está en
el medio. Los resultados muestran que no hay una diferencia significativa en la distribución de ninguno
de los elementos en función del resultado de la espectrometría de masas. Siguiendo la Tabla 8-5 y la Figura
8-6 presentan los hallazgos.
El análisis de la varianza se llevó a cabo en las muestras para observar cualquier diferencia entre los
grupos en alguna variable usando ANOVA.
ANOVA es un procedimiento estadístico para analizar la diferencia entre dos o más medios y se usa para
analizar diferencias generales alternativamente entre medias (Jeff Miller, 2006).
Como vemos en el cuadro anterior, tenemos tres grupos de muestras, etiquetadas 1 , 2, 3. Hay un rango
objetivo para las muestras: el objetivo es que la muestra se ubique dentro de este rango, y luego el
método estadístico de ANOVA se aplica sobre estas muestras. Delaware En este análisis, los resultados
caen perfectamente en el rango meta, es decir, el análisis de varianza ANOVA no rechazó la hipótesis nula
con un nivel de confianza de a = 0.05. Esta significa que no hay una diferencia significativa comprobada
en ninguna de las muestras probadas en el espectrómetro en función de sus respectivas áreas de prueba.
La Figura 8-7 muestra la estructura de las muestras de bronce. Los picos correspondientes a
los elementos, que fueron generados por el análisis EDX, muestran la textura general del
muestra para ser Cu y Zn. Además, las partículas brillantes se han determinado usando el análisis EDX de
área puntual seleccionada y se identificó el Pb como aparece en el microscopio óptico. El análisis SEM /
EDX realizado en las muestras demostró que la distribución de elementos dentro de cada muestra
individual es homogénea, lo que confirma el resultado del microscopio óptico y el análisis de
espectrometría de masas.
8.4 Conclusión
8.5 Recomendación
En cuanto al trabajo futuro, esta investigación se puede ampliar para investigar el plomo usando
la máquina de fluorescencia de rayos X (XRF), que se clasifica como análisis no destructivo.
Capítulo 9 - Conclusión y trabajo futuro.
Conclusión:
Los factores que determinan el éxito comercial y la internacionalización exitosa son muchos y variados,
como las condiciones del mercado, la naturaleza del producto, la publicidad. Pero un factor importante
que aparece en casi todas las empresas exitosas es la "innovación continua".
Debido a los mercados globalizados y las actividades en todo el mundo, las empresas de hoy tienen que
lidiar con dinámicas de mercado más desafiantes en un entorno de producción altamente volátil. Dado
que las empresas de países con salarios altos (como el Reino Unido) no pueden competir con empresas
de países con salarios bajos (como India o China) desde una perspectiva de costos directos, deben tratar
de satisfacer las demandas de los clientes ofreciendo productos personalizados e individualizados.
Las actividades de I + D, con acceso a equipos mejorados e instalaciones de laboratorio, han ayudado
significativamente a Rautomead a investigar la viabilidad de procesar varias aleaciones nuevas (como
CuZr) o proporcionar la posibilidad de producir materiales existentes (como Pb, PbSb y cobre DHP tubo),
mediante un nuevo proceso de fabricación que reduce los costos de operación, el tiempo de producción
y / o los requisitos de costos de capital.
Establecimiento de una técnica de análisis para medir y visualizar el tamaño de grano del tubo
de cobre DHP.
Establecimiento de una técnica de análisis para realizar pruebas de deriva en expansión en el
tubo de cobre DHP.
Identificación de las técnicas de refinamiento de grano de aleación de cobre por método térmico
(velocidad del flujo de agua, velocidad de colada, distancia de extracción, temperatura del metal
líquido, ciclo de limpieza, dirección de colada continua (horizontal / vertical) y tamaño del
superrefrigerador).
Trabajo extensivo en las técnicas de refinación de grano de aleación de cobre mediante técnicas
mecánicas (agitación mecánica, como vibración del molde, agitación de la masa fundida, rotación
del molde y reocastillado).
Identificar las técnicas de refinación de grano para varias aleaciones de cobre por método
químico (adición de agente nucleante en la masa fundida), que incluyen: tamaño de
nanopartículas, preparación de nanopartículas, procedimiento de refinación de grano y revisión
de las declaraciones de problemas actuales.
Establecimiento de una técnica de análisis para mostrar y medir el tamaño, la profundidad, el
ancho y la forma de las grietas superficiales en varillas de colada continua.
Efecto de la adición de antimonio en relación con la microestructura y las propiedades mecánicas
de la aleación de plomo fundido de forma continua.
Investigación de la distribución de plomo en tres combinaciones diferentes de materia prima de
bronce.
Estas investigaciones han ayudado a Rautomead a desarrollar su tecnología y herramientas para la
fabricación y el procesamiento de nuevas aleaciones y materiales, y también para producir materiales
conocidos mediante el uso de colada continua como un proceso de producción innovador. Ejemplos
incluyen:
3. Soporte en el establecimiento de parámetros de moldeo y proceso para moldear plomo (Pb) y plomo
antimonio (PbSb) continuamente (desarrollo de un nuevo proceso para un material existente,
actualmente producido por un proceso alternativo).
4. Soporte para un cliente de Rautomead en el desarrollo y registro de una nueva categoría de aleación
(latón).
La aplicación de técnicas avanzadas de microscopía y análisis junto con el desarrollo de la experiencia, las
instalaciones y las metodologías de evaluación de colada interna están llevando a un cambio en las
capacidades de validación del proceso cuando se aplica a la creciente gama de aleaciones complejas a las
que la empresa recibe consultas. diseñar y proporcionar equipos para.
Cada uno de estos ejemplos ha ayudado a asegurar la posición de Rautomead para el éxito empresarial
futuro mediante el fortalecimiento de la capacidad técnica y la oferta de productos. También ayudan al
ampliar el conocimiento técnico y el conocimiento de productos y procesos a través de técnicas mejoradas
de caracterización y análisis de materiales. Estos éxitos será vital para asegurar la posición líder mundial
de la compañía como proveedor de equipos especializados de fundición de productos, mejorando la
seguridad laboral y la creación de empleo en el Reino Unido en función de su liderazgo en los mercados
elegidos. Las nuevas áreas de aplicación (como CuZr) respaldarán a las empresas de clientes de fabricación
avanzada en la implementación de tecnologías de colada continua altamente eficientes en sus procesos
de producción, reduciendo así los costos y mejorando la posición competitiva.
Como un resumen. Este trabajo de doctorado ayudó a Rautomead a mejorar las ganancias y el control en
el negocio de fabricación. Como un ejemplo particular;