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Instituto de Investigación en Metalurgia y Materiales. Maestría en Metalurgia y Ciencias de los Materiales Due to the excellent properties of AL6XN stainless steel in highly corrosive environments, it was proposed as an alternative to replacing Inconel 600 alloy in the repair of components, pipelines, and tanks used in the industry. The joining was performed by gas-shielded inert gas metal arc consumable welding (GMAW), with operating variables adjusted to produce a metal transfer by spray welding the plates with a single V preparation and using an ERNiCrMo3 electrode. The mechanical characterization was carried by tensile test, impact test, and Vickers microhardness. The microstructural characterization was examined by optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM). The results obtained show that the variables used were adequate since a flawless bead with a non-mixing zone with a low range amplitude shown although there is a growth in the grain at the welding interface, it does not exhibit significant changes in the microhardness, whose average was greater than 250 HV. Debido a las excelentes propiedades que presenta el acero inoxidable AL6XN a medios altamente corrosivos, se propone como una alternativa para remplazar a la aleación Inconel 600 en la reparación de componentes, ductos y tanques usados en la industria. La unión se realizó mediante soldadura con protección de gas inerte y electrodo metálico consumible (por sus siglas en inglés GMAW), con variables operativas ajustadas para producir una transferencia de metal por rocío soldando las placas con una preparación en simple V y usando un electrodo ERNiCrMo3. La caracterización mecánica se realizó mediante el ensayo de tensión, el ensayo de impacto y microdureza Vickers, la caracterización microestructural se revisó por microscopía óptica y microscopía electrónica de barrido (MEB). Los resultados obtenidos muestran que las variables utilizadas fueron adecuadas ya que se presenta un cordón sin defectos con una zona de no mezcla con una amplitud de bajo rango y a pesar de que existe un crecimiento en el grano en la interfase de soldadura, no presenta cambios significativos en la microdureza cuyo promedio fue mayor a 250 HV.

La resistencia al impacto es una característica sobresaliente de los Hormigones Reforzados con Fibras (HRF) y a pesar de la gran cantidad de métodos propuestos para valorar esta propiedad, ninguno es de amplia implementación. Uno de los ensayos más difundidos es el propuesto por el Comité 544 del ACI, prueba que ha resaltado por su rapidez y simpleza, pero su alta dispersión en los resultados la han hecho poco confiable. Por ello, en el proyecto que se lleva a cabo en el LEMIT y la FI-UNLP, cuyo objeto es evaluar el desempeño en impacto de distintas clases de HRF, se ha diseñado un nuevo método denominado de Impactos Crecientes que, es sencillo, económico y permite evaluar el comportamiento del compuesto en base a la energía que provoca la fisuración y el aporte de los distintos tipos y contenidos de fibras en estado fisurado. Este trabajo describe el método de ensayo y se comparan sus resultados con los obtenidos con el método del ACI-544, para un hormigón reforzado con 30 kg/m3 de fibra de acero. Los parámetros del método de Impactos Crecientes presentaron una significativa disminución de la variabilidad respecto a los del ACI (de hasta 42%) y con magnitudes aceptables (

La eficiencia energética representa un factor determinante a la hora de cumplir los objetivos económicos y medioambientales marcados por los distintos sectores industriales. En la industria del transporte, especialmente en la aeronáutica, el cumplimiento de estos objetivos pasa por el desarrollo de estructuras optimizadas en términos de peso y resistencia. En este aspecto, el uso de materiales compuestos para el diseño de elementos estructurales ha demostrado ser una gran solución y reto de diseño. Los laminados de material compuesto (comúnmente empleados en la industria aeroespacial) poseen unas excelentes propiedades mecánicas en el plano del laminado pero una baja resistencia cuando son sometidos a impactos fuera del mismo. Experimentalmente, se ha demostrado que impactos a baja velocidad de masas elevadas pueden reducir de manera drástica las propiedades de estos laminados. Este factor hace necesario el estudio del comportamiento y la resistencia de los laminados de material compuesto sometidos a este tipo de impactos, teniendo en cuenta algunos parámetros como el espesor o la secuencia de apilamiento de las láminas. La presente tesis doctoral se centra en el estudio de impactos a baja velocidad sobre laminados de tejido de obra de carbono con matriz epoxi. El estudio se ha llevado a cabo analizando los daños provocados por este tipo de impactos sobre distintas probetas de material compuesto, variando la energía de impacto y modificando el espesor y la secuencia de apilamiento de los laminados. Dentro de este estudio, se ha profundizado en el efecto que provoca apilar de forma contigua varias laminas con una misma orientación (ply clustering). Para llevar a cabo el estudio se ha seguido una metodología combinada experimental y numérica. Experimentalmente las probetas de material compuesto han sido sometidas a impactos de baja velocidad empleando un torre de caída, capaz de proporcionar la curva fuerza-tiempo y la velocidad del percutor en cada ensayo. Todos los ensayos han sido grabados con dos cámaras de alta velocidad proporcionando la información necesaria para analizar el comportamiento de cada laminado durante el proceso de impacto. Para completar el análisis, se ha empleado un sistema tridimensional de correlación digital de imagen (3D DIC) permitiendo así evaluar el campo de desplazamientos en tres dimensiones. Una vez impactadas, las probetas han sido sometidas a una inspección por ultrasonidos (C-Scan) para analizar la magnitud de los daños internos. Numéricamente, se ha desarrollado una metodología para reproducir el comportamiento de los laminados de tejido de fibra de carbono y matriz epoxi sometidos a impactos de baja velocidad. Esta metodología ha sido validada comparando los resultados numéricos y experimentales. Las simulaciones numéricas han sido realizadas empleando el software comercial de elementos finitos Abaqus/Explicit v6.14. El comportamiento del material compuesto ha sido implementado empleando un modelo tridimensional de daño continuo capaz de reproducir los distintos mecanismos de fallo intralaminares e interlaminares típicos de los materiales compuestos. La metodología desarrollada ha permitido analizar el comportamiento de los laminados de tejido de fibra de carbono y matriz epoxi sometidos a impactos de baja velocidad. Se ha podido comprender la relación entre los distintos daños provocados por cada impacto con los parámetros del laminado (espesor y secuencia de apilamiento). Además, la validación numérica ha permitido constatar la capacidad predictiva del modelo de material desarrollado. En conjunto, el trabajo realizado ha permitido cuantificar y comprender la resistencia de los laminados de fibra de carbono y matriz epoxi ante impactos de baja velocidad fuera del plano. Energy eficiency represents a determining factor when it comes to meeting the economic and environmental objectives set by the different industrial sectors. In the transport industry, especially in aeronautics, the fulfillment of these objectives requires the development of optimized structures in terms of weight and resistance. In this regard, the use of composite materials for the design of structural elements has proven to be a great solution and design challenge. Composite laminates (commonly used in the aerospace industry) have excellent mechanical properties in the plane of the laminate but low resistance when subjected to out of plane impacts. Experimentally, it has been shown that low velocity impacts from high masses can drastically reduce the properties of these laminates. This factor makes it necessary to study the behavior and resistance of composite material laminates subjected to this type of impact, considering some parameters such as the plate thickness or the stacking sequence. In the present PhD Theis, it has been analyzed the behavior of carbon/epoxy laminates subjected to low velocity impacts. The study has been carried out by analyzing the damage caused by this type of impacts on different composite plates, varying the impact energy and modifying the thickness and stacking sequence of the laminates. Within this study, the effect of stacking several plies with the same orientation (ply clustering) has been studied. To fulfill this objective, a combined experimental and numerical methodology has been followed. Experimentally, the composite plates have been subjected to low velocity impacts using a drop tower, capable of providing the force-time curves and theimpactor velocity in each test. All the tests have been recorded with two high-speed cameras providing the necessary information to analyze the behavior of each laminate during the impact process. To complete the analysis, a three-dimensional digital image correlation system (3D DIC) was used to analyze the three dimensional displacement of the plates. Once impacted, the specimens have been subjected to an ultrasound inspection (C-Scan) to analyze the internal damages. A numerical methodology has been developed to reproduce the behavior of carbon/ epoxy fabric laminates subjected to low velocity impacts. This methodology has been validated by comparing the numerical and experimental results. The numerical simulations have been carried out using the commercial finite element software Abaqus / Explicit v6.14. The behavior of the composite material has been implemented using a three-dimensional model of continuous damage capable of reproducing the different intralaminar and interlaminar failure mechanisms typical of composite plates. The methodology developed has made it possible to analyze the behavior of carbon/ epoxy fabric laminates subjected to low velocity impacts. It has been possible to understand the relationship between the different damages caused by each impact with the laminate parameters (thickness and stacking sequence). In addition, the numerical validation has allowed to verify the predictive capacity of the developed material model. Together, the work carried out has made it possible to quantify and understand the resistance of carbon/epoxy fabric laminates subjected to low velocity impacts. Programa de Doctorado en Ingeniería Mecánica y de Organización Industrial por la Universidad Carlos III de Madrid Presidente: Jorge López Puente.- Secretario: Vasilis Votsios.- Vocal: Emilio González Juan

El trabajo desarrollado en esta tesis está enmarcado dentro del sistema de alineación LINK del experimento de física de partículas CMS (Compact Muon Solenoid), instalado en el LHC (Large Hadron Collider) del CERN (Laboratorio Europeo de Física de Partículas). El sistema LINK consiste en un conjunto de fuentes flotantes de luz láser que generan una serie de rayos de referencia que son interceptados por componentes opto-mecánicos y electrónicos de detección, configurados en lo que se denomina ‘monitor de posición multipunto’, situados sobre posiciones conocidas de elementos a monitorizar. Se ha investigado en el desarrollo y validación de un sistema de alineación compacto, incidiendo en la estabilidad dimensional y resistencia frente a impactos de las uniones adhesivas utilizadas, para su implementación en detectores de partículas de última generación como es CMS, que puede funcionar en altos campos magnéticos de hasta 4 T, soportar altas dosis de radiación, con gradientes de temperaturas, y que permita reconstruir de forma continua, la posición del TRACKER respecto a los sub-detectores de muones de CMS.

En el presente trabajo, se aplica un método innovador de ensayos de impacto en altas temperaturas sobre probetasCharpy de espesor reducido y entalla tipo V. La innovación reside en el método de calentamiento de laprobeta, el cual es realizado in-situ sobre una máquina de impacto tipo Charpy por medio de corriente eléctricaalterna a través de la probeta. Las probetas son calentadas en pocos segundos (v=32 ºC/s) y mantenidas ala temperatura de ensayo por un circuito eléctrico controlado por un termopar ubicado sobre la probeta. Seensayan tres tipos de aceros; de contenidos de carbono bajo, medio y alto (perlítico). La energía al impactofue medida en el rango de fracturas dúctil, desde la temperatura ambiente hasta 820 ºC, por lo tanto para losaceros utilizados el rango de temperaturas ensayado contiene la transformación de fase eutectoide (AC1) ypara el acero de medio carbono contiene además la temperatura del límite +α /  (AC3). Se concluye a partirdel análisis de los ensayos que la energía de impacto es sensible a las transformaciones de fase. A su vez, pordebajo de AC1, al incrementar la temperatura se produce un descenso progresivo en la energía absorbida hastaalcanzar un mínimo a temperaturas intermedias y posteriormente un máximo previo a la transformación defase. Si bien el ímpetu inicial para el desarrollo de esta nueva tecnología fue estimar la transición frágil dúctilque se produce a alta temperatura para algunas aleaciones metálicas, la amplia gama de temperaturas, elevadavelocidad de ensayo y simplicidad del equipamiento, proveen una nueva herramienta de investigación paraestudios a diferentes temperaturas, especialmente en materiales que presentan una activación de mecanismosde fragilización en intervalos de temperatura acotados. In this paper, an innovative method of impact tests at high temperature on sub-size Charpy V notched specimens is applied. The innovation lies in the method of heating the specimen, which is performed in situ on a Charpy impact machine type by alternating electrical current through the specimen. The specimens are heated in a few seconds (v=32 ºC/s) and held at the test temperature by an electrical circuit controlled by a thermocouple located on the specimen. Three types of steels are tested; with low, medium and high carbon content (perlitic). The impact energy was measured in the range of ductile fractures, from room temperature to 820 ºC, therefore, for the used steels the range of tested temperature contains the eutectoid phase transformation (AC1) and for the medium carbon steel is includes also has the limiting temperature γ+α / γ (AC3). It is concluded from tests analysis that the impact energy is sensitive to phase transformations. In turn, below AC1 the raise of temperature produced a progressive decrease in the energy absorbed up to a minimum at intermediate temperatures and then up to a maximum prior to phase transformation. Although the initial impetus for the development of this new technology was to estimate the brittle ductile transition that occurs at high temperature for some metal alloys, the wide range of temperatures, high test speed and simplicity of equipment, provides a new research tool for studies at different temperatures, especially on materials having embrittlement activation mechanisms at specific temperature intervals. Fil: Ferreirós, Pedro Antonio. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Constituyentes; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional General Pacheco; Argentina. Universidad Nacional de San Martín. Instituto Sabato; Argentina Fil: Alonso, Paula Regina. Universidad Nacional de San Martín. Instituto Sabato; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Constituyentes; Argentina Fil: Rubiolo, Gerardo Hector. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Constituyentes; Argentina. Universidad Nacional de San Martín. Instituto Sabato; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina

El trabajo desarrollado en esta tesis está enmarcado dentro del sistema de alineación LINK del experimento de física de partículas CMS (Compact Muon Solenoid), instalado en el LHC (Large Hadron Collider) del CERN (Laboratorio Europeo de Física de Partículas). El sistema LINK consiste en un conjunto de fuentes flotantes de luz láser que generan una serie de rayos de referencia que son interceptados por componentes opto-mecánicos y electrónicos de detección, configurados en lo que se denomina ‘monitor de posición multipunto’, situados sobre posiciones conocidas de elementos a monitorizar. Se ha investigado en el desarrollo y validación de un sistema de alineación compacto, incidiendo en la estabilidad dimensional y resistencia frente a impactos de las uniones adhesivas utilizadas, para su implementación en detectores de partículas de última generación como es CMS, que puede funcionar en altos campos magnéticos de hasta 4 T, soportar altas dosis de radiación, con gradientes de temperaturas, y que permita reconstruir de forma continua, la posición del TRACKER respecto a los sub-detectores de muones de CMS.

El presente documento tiene el cometido de estudiar el comportamiento frente a impacto de elementos tubulares de fibra de carbono, dada su importancia para la aplicación en la industria automovilística como sustituto de las tradicionales barras de protección lateral de impacto de acero u otros materiales metálicos. Con ello se consigue una reducción de peso del conjunto del vehículo, al sustituir materiales estructurales metálicos por otros de material compuesto, que mantienen la rigidez necesaria para la protección del vehículo, y consiguen hasta un 30% de ahorro de peso. Para evaluar el comportamiento frente a impacto de estos elementos estructurales, se realizaron ensayos de flexión dinámica en tres puntos, y para evaluar las propiedades residuales, se realizaron ensayos de flexión estática en tres puntos. A partir de estos ensayos se analizan diversas magnitudes como velocidades de impacto, carga soportada por los tubos, desplazamientos incurridos, tiempos de impacto, energías de impacto y energía absorbida por el material. Queda demostrado al final, que una de las propiedades más ventajosas de los tubos de fibra de carbono frente a los metálicos, es su gran capacidad de absorción de energía en los impactos dinámicos, a parte de su baja densidad específica. ________________________________________________________________ This document is mandated to study the impact behavior of tubular carbon fiber, given its importance for the application in the automotive industry as a substitute for traditional side-door impact beams of steel or other metallic materials. This achieves a reduction in overall vehicle weight by replacing metal and other structural materials made of composite material, which maintain the strength necessary for the protection of the vehicle, and get up to 30% weight savings. To evaluate the impact behavior of these structural elements were made three points dynamic bending tests, and to evaluate the residual properties were performed three points static bending tests. From these tests, it explores a range of magnitudes like velocities of impact load on the tubes, strain incurred, time of impact, energy of impact and energy absorbed by the material. Demonstrated at the end that one of the most advantageous properties of carbon fiber tubes to the metal is its great capacity to absorb energy in the dynamic impacts, apart from its low specific density. Ingeniería Industrial

La tolerancia de daño en una soldadura, evaluada como un tamaño de grieta admisible, depende de la combinación de las propiedades mecánicas de tenacidad de fractura y resistencia de la correspondiente zona metalúrgica de estudio. Para unas condiciones dadas de trabajo, la tolerancia de daño aumenta con el incremento de la tenacidad de fractura en el caso que el modo de falla sea por fractura, o con el aumento de la resistencia al flujo plástico, en el caso que la falla sea por colapso plástico. La falla por colapso plástico se ve favorecida por una tenacidad de fractura alta, una resistencia baja y un espesor de soldadura pequeño. Para los procesos y condiciones de soldadura empleados en este trabajo, se encuentra que a temperatura ambiente la zona de fusión y la zona afectada por el calor presentan mayor tenacidad de fractura que el metal base sin una variación sensible de la resistencia, lo cual se traduce en una tolerancia de daño mayor en esas zonas. En la región de la temperatura de transición para el proceso de arco manual, la tenacidad de fractura de la zona de fusión y de la zona afectada por el calor es mayor que la tenacidad de fractura del metal base, mientras que para el proceso de arco sumergido sucede lo contrario.