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Título: Obtención de una aleación Cu – Zn libre de plomo mediante simulación y validación experimental.
Autor: Heredia Simbaña, Joao Rodrigo
Director: Díaz Campoverde, Carlos Wime
Salazar Yépez, Gabriel Benjamín
Palabras clave: INDUSTRIA MANUFACTURERA
PROGRAMA DE COMPUTADORA
FUNDICIÓN POR GRAVEDAD
SIMULACIÓN
FERRO-SILICIO
SOFTWARE ALTAIR INSPIRE CAST
Fecha de publicación: abr-2024
Editorial: Quito : EPN, 2024.
Citación: Heredia Simbaña, J.R. (2024). Obtención de una aleación Cu – Zn libre de plomo mediante simulación y validación experimental. 189 páginas. Quito : EPN.
Resumen: Casting is a fundamental process in the manufacturing industry due to its capability to produce a wide variety of components through various procedures. In this study, the feasibility of using specialized software to simulate gravity casting in sand molds for the production of Cu-Zn alloys with the addition of ferro-silicon in different proportions (0.5 %, 1 %, 1.5 %, and 2 % by weight) was evaluated. Furthermore, the orientation of the test samples (horizontal and vertical) was varied to prevent and mitigate potential defects in the process, comparing the experimental results with those obtained through computer simulation using Altair Inspire Cast software. The inclusion of ferro-silicon in the composition was motivated by the need to find an alternative to lead in alloys (C38500) used in plumbing products, due to the health and environmental risks associated with lead. Therefore, the research aims not only to optimize the casting process but also to contribute to the replacement of harmful materials. The experimental process began with the preparation of specimens under controlled conditions, varying the amount of ferro-silicon, as well as the orientation of the specimens. The operating parameters determined in the experimental process were used as a reference point to validate and adjust the simulation performed with Altair Inspire Cast software. The simulation results indicated that the vertically positioned specimens exhibited optimal performance compared to horizontally positioned specimens. This was attributed to the configuration of the feeding system used in the casting. To achieve this, parameters such as temperature, liquid metal velocity, filling time, and the presence of trapped air, among others, were evaluated. Additionally, a characterization analysis of the vertically cast samples was conducted, considering the ferro-silicon content in their composition, through hardness tests, microhardness, metallography, and scanning electron microscopy (SEM). Based on the qualitative and quantitative analysis of these tests, it was concluded that the material's hardness is directly related to the amount of silicon in the composition and the percentage of the β' phase.
Descripción: La fundición es un proceso fundamental en la industria de manufactura por su capacidad para producir una amplia variedad de componentes mediante diversos procedimientos. En este estudio, se evaluó la viabilidad de utilizar un software especializado para simular la fundición por gravedad en moldes de arena para la producción de aleaciones de Cu – Zn con la adición de ferro-silicio en diferentes proporciones (0.5 %, 1 %, 1.5 % y 2 % en peso). Además, se varió la orientación de las muestras de prueba (horizontal y vertical) para prevenir y mitigar posibles defectos en el proceso, comparando los resultados experimentales con los obtenidos mediante simulación por computadora utilizando el software Altair Inspire Cast. La inclusión de ferro-silicio en la composición fue motivada por la necesidad de encontrar una alternativa al plomo en aleaciones (C38500) utilizadas en productos de grifería, debido a los riesgos para la salud y el medio ambiente asociados con el plomo. Por lo tanto, la investigación pretende no solo optimizar el proceso de fundición, sino también contribuir a la sustitución de materiales nocivos. El proceso experimental comenzó con la elaboración de probetas en condiciones controladas y variando la cantidad de ferro-silicio, así como la orientación de las probetas. Los parámetros de operación determinados en el proceso experimental se utilizaron como punto de referencia para validar y ajustar la simulación realizada con el software Altair Inspire Cast. Los resultados de la simulación manifestaron que las probetas en posición vertical mostraron un rendimiento óptimo en comparación con las probetas en posición horizontal. Esto se debió a la configuración del sistema de alimentación utilizado en la fundición. Para ello, se evaluaron parámetros como la temperatura, la velocidad del metal líquido, el tiempo de llenado y la presencia de aire atrapado, entre otros. Además, se realizó un análisis de caracterización de las muestras fundidas en posición vertical, considerando el contenido de ferro-silicio en su composición, a través de ensayos de dureza, microdureza, metalografía y microscopía electrónica de barrido (SEM). A partir de los análisis cualitativos y cuantitativos de estos ensayos, se concluyó que la dureza del material está directamente relacionada con la cantidad de silicio en la composición y el porcentaje de la fase β'.
URI: http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25392
Tipo: masterThesis
Aparece en las colecciones:Tesis Maestría en Materiales, diseño y producción (FC)

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