comision de investigaciones
científicas de la provincia de
buenos aires
INFORME CIENTÍFICO-TECNOLÓGICO[1]
PERIODO: 2001-2002
Legajo Nº: 186/CI
- APELLIDO:
DE VEDIA
NOMBRES: LUIS ALBERTO
- TEMA
DE INVESTIGACION
DISEÑO FRACTOMECANICO Y
METALURGICO DE UNIONES SOLDADAS DE ALACIONES DE ALTA RESISTENCIA
- DATOS
RELATIVOS A INGRESO Y PROMOCIONES EN LA CARRERA
INGRESO: Categoría:
Investigador Adjunto s/director Mes:
Noviembre Año: 1980
ACTUAL: Categoría:
Investigador Principal desde el mes: Diciembre
.Año: 2000
- INSTITUCION
DONDE DESARROLLA LA TAREA
Nombre: INSTITUTO DE
TECNOLOGIA PROF. JORGE A. SABATO
Dependencia: UNIVERSIDAD
NAC. DE GRAL SAN MARTIN - COMISION NAC. DE ENERGIA ATOMICA
Dirección.Calle: Av.
Gral Paz Nº 1499, C.P. 1650
Ciudad: San Martín Pcia:Buenos Aires Tel: (0)11 6772 7272
Dirección electrónica:
ldevedia@cnea.gov.ar
Cargo que ocupa:
Profesor Titular Ordinario
- DIRECTOR
DE TRABAJOS. (En el caso que corresponda)
Apellido y Nombres:
.....................................................................................................................
Dirección. Calle
............................................................................................................................
Ciudad:
................................................................... Pcia:
............................. Tel: .......................
Dirección electrónica:
...................................................................................................................
....................................................... LUIS A. DE VEDIA
Firma del Director (si corresponde)
Firma del Investigador
Fecha
26./05/2003
- EXPOSICION
SINTETICA DE LA LABOR DESARROLLADA EN EL PERIODO.
El proyecto de investigación tiene
como objetivo general el mejoramiento del diseño fractomecánico y metalúrgico
de uniones soldadas en aleaciones estructurales de alta resistencia. Contiene
dos líneas de trabajo complementarias entre sí, la primera de las cuales es el
estudio de las transformaciones de fase y microestructurales que tienen lugar
en el metal de soldadura depositado con electrodos tubulares destinados a la
soldadura de unión de aceros de alta resistencia, con la finalidad específica
de establecer la influencia que las variables operativas y la composición química del relleno de estos
electrodos tienen sobre las propiedades resultantes de los depósitos. Los
resultados experimentales se utilizan para desarrollar modelos predictivos de
la evolución microestructural en tales depósitos y para establecer relaciones
entre las microestructuras y las propiedades mecánicas del depósito,
particularmente aquéllas más relevantes al servicio a que están destinados
estos consumibles, es decir resistencia a la tracción y tenacidad, con el fin
de optimizar su formulación. El objetivo tecnológico concreto de esta línea de
trabajo es desarrollar criterios científicos para la formulación de electrodos
tubulares para las soldadura de aceros de alta resistencia y resistentes al
creep. El proyecto es fuertemente interinstitucional, y si bien la sede del
mismo es el Instituto de Tecnología Prof. Jorge A. Sábato (UNSAM-CNEA), algunas
partes del mismo se desarrollarán en la Facultad de Ingeniería de la
Universidad Nacional de Mar del Plata, en la Facultad de Ingeniería de la UBA,
en la Regional San Nicolás de la UTN, en la empresa Air Liquide Argentina S.A.
y en la Fundación Latinoamericana de Soldadura. En lo que se refiere a la
divulgación de los resultados, el investigador responsable del presente
proyecto mantiene desde hace años una estrecha vinculación con la comunidad
internacional en el campo de la soldadura, y en tal sentido los resultados de
las investigaciones previamente realizadas por el grupo en este campo han sido
regularmente discutidos y publicados en el ámbito internacional, no sólo a
través de revistas y congresos de prestigio internacional reconocido sino
también a través de las correspondientes comisiones del Instituto Internacional
de Soldadura.
La segunda línea de trabajo que compone
el presente proyecto consiste en el estudio de uniones de componentes
estructurales de aleaciones livianas base aluminio, y en la obtención de
información respecto del comportamiento de estas uniones bajo condiciones de
servicio que sea utilizable para el diseño fractomecánico con tales aleaciones.
En particular se explora la aplicación de la propiedad de separabilidad de
variables en la determinación de propiedades fractomecánicas y la
implementación del método de normalización que resultan de gran interés debido
a que los ensayos se simplifican, reduciéndose el tiempo para determinar
parámetros fractomecánicos confiables conduciendo a una reducción importante de
los costos de tales ensayos. El objetivo tecnológico concreto de esta línea de
trabajo es el desarrollo de criterios racionales alternativos para el diseño
mecánico y fractomecánico de uniones soldadas en aleaciones estructurales de
aluminio de alta resistencia, solicitadas tanto estáticamente como
dinámicamente. Por tal motivo, el desarrollo del proyecto requiere la
producción de una cantidad grande de cupones soldados en condiciones
controladas, mecanizado de probetas para ensayos mecánicos convencionales y
fratomecánicos, análisis químicos, etc. La producción de estos cupones de
ensayo exige la disponibilidad de máquinas de soldadura para procesos GMAW,
FCAW y GTAW, así como disponer de recursos suficientes particularmente en lo
referente a materiales de consumo y servicios técnicos especializados. En tal
sentido, el presente proyecto cuenta con financiación proveniente de un PIP
Conicet y un PICT’99 de los cuales el suscrito es responsable, y cuenta con
apoyo con provisión de insumos, bibliografía, equipamiento y ensayos, por parte
de empresas nacionales e internacionales.
Se efectúa un trabajo experimental y
de simulación en computadora para posibilitar el desarrollo de modelos para la
predicción de la performance de los
distintos tipos de juntas bajo cargas variables, fundamentalmente a través del
denominado "Enfoque Local" ("Local Approach") y contribuir
a reemplazar las metodologías de diseño a la fatiga hasta ahora utilizadas en
soldadura por criterios basados en el conocimiento de las propiedades y
deformaciones locales en el material. Con este objetivo se estudia el
comportamiento a la fatiga de uniones en aleaciones termotratables del tipo
AA6061 T6 soldadas por fusión mediante los procesos GTAW y GMAW y mediante el
proceso de soldadura en fase sólida por fricción-agitación (friction-stirr
welding). Este proceso, desarrollado inicialmente por TWI de Inglaterra en el
año 1991, constituye una innovación importantísima en el campo de la soldadura.
A los fines del presente trabajo, se ha construido una máquina para efectuar
tal tipo de soldaduras, se ha desarrollado el proceso con tecnología propia, y
se han efectuado las soldaduras objeto del estudio mencionado.
- TRABAJOS
DE INVESTIGACION REALIZADOS O PUBLICADOS EN ESTE PERIODO.
7.1
PUBLICACIONES
EN REVISTAS INTERNACIONALES CON REFERATO
7.1.1
A.N. Cassanelli, R. Cocco and L. A. de Vedia “Separability
property and hpl
factor in ASTM A387-Gr22 steel plate”, Engineering
Fracture Mechanics, v. 70 (2003), pp. 1131-1142.
Abstract:
In this work the possibility of obtaining the function G(b/W) from the variable
separability property to calculate hpl factor
following the methodology proposed by Sharobeam and Landes using a deformation
function H with total displacement was studied. The materila employed was ASTM
A387 Gr.22 steel plate and standard ASTM SE(B) and C(T) geometries were used
for the test pieces with different side grooving ratios.
For
SE(B) specimens, the differences observed between hpl
factor values determined with total displacement , plastic displacement and
that recommended in ASTM 1820-96 were not significant. For C(T) specimens, the
differences observed were lower than 2% for all side grooving ratios studied.
The hpl
factor values resulting from the use of Sharobeam and Landes methodology using
total and plastic displacement did not seem to follow the dependence with crack
length suggested by ASTM E1820-96. It was not possible within the scope of this
work to find a side groove influence on the hpl
factor value for this geometry.
Participación
en el desarrollo del trabajo: Director.
7.1.2
A.Cassanelli, A.Márquez, G.Lombera, L.A. de
Vedia “Modelado numérico del socavado lateral en procesos de soldadura” Materials
Research, Vol. 6, Nº 1, 2002, pp. 91-95.
Abstract:
When welded joints have to meet particular requirements related to fatigue life they are usually
designed using the so called S-N design curves. This implies the construction
of a curve for each particular design. From the point of view of the user, it
is often difficult to establish accurately which is the curve that better fits
the design that is being considered.
The so called “local approach” is based on the concept that the fatigue
strength of welded joints is essentially determined by the local stress and strain at the “hot spots”. These spots
are located in the geometric discontinuities of the joint. Through this
approach is possible to consider the possibility of constructing and using only
one curve of design or “key curve” , for a given material. In this case the
design parameter is the local stress or strain in stead of the nominal stress. In the present work the lateral defect is
modeled with filet welds using the local approach combined with the finite
elements method. A data base of Kt for different dimensionless geometric
relations is generated., and from these results an analytic function for the
value of the concentrator is interpolated. Finally the contour plots that were
generated help reducing the number of laboratory tests needed for the
determination of Kt.
Participación
en el desarrollo del trabajo: Director.
7.1.3
A.N.Cassanelli, H.Ortiz, J.E.Wainstein, L.A. de
Vedia “Separability Property and Load Normalization in AA 6061 T6 Aluminum
Alloy” STP 1406, Fatigue and Fracture Mechanics, 32nd.
Vol., American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, PA, 2001, pp.49-72.
Abstract: In the present
work a study of the separability property, experimental hpl factor
determination and load normalization in AA6061T6 aluminium alloys type is
described. Separability property has been study using Sij
parameter with standard ASTM E1820-96 SE(B) blunt notch specimens with 8% and
24% side grooving.
The deformation
property function H, from variable separability property, was written in
terms of plastic and total displacement. The hpl factor
was determined using the Sharobeam and Landes methodology with two side grooves
and the two H functions. The hpl factor
values obtained with the H function evaluated in terms of the total and plastic
displacement differed by less than 1%. These values were close to that
suggested in ASTM E1820-96.
In order to estimate
crack length from the test record, the unloading and normalization load
methodologies were used. Special attention was paid to the point where the
domain of definition of the separability property in plastic displacement
started and the influence it had on the estimated crack length. The
normalization load was described by means of a standard and a modified power
law and calibration curves were obtained for blunt notched and fatigue
pre-cracked specimens.
The degree of restraint introduced
by different side grooving ratios had an influence on the resulting J-R curve
and the three methods employed were sensitive to this change. The toughness
obtained with the geometry, dimensions, constraints, test conditions and
material used in this work with
different estimation methodologies were in relatively good agreement.
Participación
en el desarrollo del trabajo: Director.
7.1.4 N.M.R.
Rissone, E.S. Surian, R.H. Conde, L.A. de Vedia “Effect of slag variations
on ANSI-AWS E6013 electrode properties: replacement of TiO2 with
MnO, FeO, CaO, MgO, K2O or Na2O in the electrode coating”
Science and Technology of Welding and Joining, Vol.6, No.5, 2001,
pp.323-329.
Abstract: This work is part of a research program to study the effect of the variation of the coating composition of manual covered rutile electrodes on both operational and deposited weld metal properties. According to previous results obtained with rutile electrodes an increase of slag basicity, achieved through modifications in the coating, produces an improvement of the impact properties of the deposited weld metal, as well as a decrease in the diffusible hydrogen, alongside with beneficial changes of the electrode’s operational properties. The aim of this work is to study the influence that the replacement of titanium oxide with oxides of alkali metals (sodium and potassium), alkaline-earth metals (calcium and magnesium) and iron and manganese oxides in the coating of an ANSI/AWS A5.1-91 E6013 type electrode has on the electrode’s operational characteristics and the microstructure, the mechanical properties and the diffusible hydrogen content in the electrode weld metal. Tensile strength and Charpy-V impact properties were measured in the all-weld-metal samples produced with each one of the seven electrodes designed for this study. A cross section from each coupon was used to determine the deposit chemical composition and to carry out a metallographic study with the light microscope. As a result of the addition of different oxides, changes in the operational properties were observed with both direct and alternating current, as well as a decrease in the diffusible hydrogen content in the weld metal. Also, electrodes with a substitution of rutile by sodium oxide in the coating showed an improvement of the impact properties of the deposit.
Participación
en el desarrollo del trabajo: Director.
7.1.5 A.N.
Cassanelli,. H.Ortiz, , R. Cocco, L.A. de Vedia “Study for npl factor
determination in AA 6061T6 alloy”, Engineering Fracture Mechanics,
v.68 (2001), pp. 501-511.
The variable separability property has been studied with alloy AA 6061T6
using three point bending specimens with the methodology proposed by Sharobeam
and Landes.
In order to obtain the geometry function G(a/W) to calculate hpl
factor, the variable separability property
was analyzed trough the separability parameter Sij.
Using in one case the deformation function H with plastic displacement
and in the other case the same function with total displacement.
Records corresponding to the samples with the shortest, medium and the
largest crack length were taken as reference. For each one of the two options
of displacement and the three reference records, the separability was apparent
trough Sij constancy. As it has been proposed by Sharobeam
and Landes for the deformation function with plastic displacement, the Sij(bi
/W) constancy observed here with total displacement shows its independency
from H(d/W)
under the conditions prevailing in the present work.
The hpl
obtained in this work using the deformation function H with plastic or
total displacement show not significant difference between them. This behavior
could be observed for the shortest, medium and the largest crack length. In
all cases hpl
values obtained were close to those recommended by ASTM E813-87.
Participación
en el desarrollo del trabajo: Director.
7.2
TRABAJOS
EN PRENSA EN REVISTAS INTERNACIONALES CON REFERATO.
7.2.1
N.M.Ramini de Rissone, I. de S. Bott, L.A. de
Vedia, E.S. Surian “Effect of welding procedure (welding position, number of
layers, arc energy, and shielding gas type) on ANSI/AWS A5.20-95 E71T1 flux
cored wire deposits” Science and Technology of Welding and Joining,
Vol. 8, 2003, en prensa.
Abstract:
The objective of this work was to study the effect that the utilization of
different shielding gases (CO2 and a mixture 80% Ar / 20%CO2),
arc energy, number of passes per layer (two and three) and welding position
(flat and vertical up) have on the operational behavior and the all-weld metal
properties from an ANSI/AWS A5.20-95 E71T1, 1.2 mm diameter, flux cored wire.
It was found that when welding under CO2, the all-weld metal carbon,
manganese and silicon contents were lower and oxygen and nitrogen values were
higher than the values found for these elements under the mixture Ar/CO2.
Tensile and yield strengths were lower in welds obtained under CO2.
The same effect held for welds with 2 passes per layer. These properties were
higher in the vertical up welding position than in the flat position. Hardness
values were higher under Ar/CO2 and 3 passes per layer, in total
correspondence with the tensile properties. Under CO2, the best
Charpy-V impact values were achieved with vertical up welding and 3 passes per
layer; in flat position the best toughness was obtained with 2 passes per
layer. Under Ar/CO2 the highest toughness corresponded to the flat
position and also 3 passes per layer; in vertical up welding the best impact
values were obtained with 2 passes per layer. In all cases, the test specimens
welded under Ar/CO2 showed higher levels of absorbed energy in the
Charpy-V impact tests, than those welded under CO2. The
metallographic studies showed a higher proportion of acicular ferrite and
ferrite with second phases in the all-weld metals welded under gas mixture, as
well as a lower amount of polygonal ferrite in the columnar zone. The reheated
zone (HAZ) presented more grain refinement with this type of protection.
Participación
en el desarrollo del trabajo: Director.
7.2.2
J.Wainstein, L.A. de Vedia, A.N.Cassanelli “A
study to estimate crack length using the separability parameter Spb
in steels” Engineering Fracture Mechanics, v. 70 (2003), en prensa.
Abstract:
The separability property with Spb parameter was used in this work
to estimate the instantaneous crack length in precracked ASTM C(T), SE(B)
specimens and non standard A(B) arc shaped geometry was prepared. Materials
were ASTM 387-Gr.22 2.25Cr – 1Mo steel, an API Gr.N80 and HSLA welded joints.
Initial and final crack lengths were measured on the surface crack and
instantaneous crack length was determined by mean of the standard elastic
unloading compliance method in order to compare against the instantaneous value
of crack length estimated using the Spb parameter. The
difference between the resulting values was less than 15% Da
suggested as reference in ASTM E1820-96.
Participación
en el desarrollo del trabajo: Director.
7.3
TRABAJOS
ENVIADOS Y AUN NO ACEPTADOS PARA SU PUBLICACION
No se reportan.
7.4
TRABAJOS
TERMINADOS Y AUN NO ENVIADOS PARA SU PUBLICACION.
7.4.1
H.Svoboda, M. Ramini de Rissone, L.A. de Vedia, E.Surian “Mechanical properties and
microstructure of C-Mn-Ni1 ferritic metal cored wire all-weld metal
(solidification and solid phase transformation studies)”
Abstract: Systematic studies
of the relationship between welding procedure and all-weld metal properties of
low alloy ferritic steel metal cored wires have so far not been undertaken. The
study of solidification and solid phase transformations is necessary to explain
and to be able to predict the mechanical properties of the deposits. The
objective of this work was to study the microstructural and mechanical
characteristics of 0.05% C-1.7% Mn-0.45% Si-0.95% Ni all-weld metal from an
ANSI/AWS A5.29-98 E81T5-G type metal cored wire when the welding procedure
parameters were changed. On the other hand, solidification and solid phase
transformations were analyzed to obtain metallurgical information on this
system.
Participación en el desarrollo del trabajo: Director.
7.4.2
H.Svoboda, M. Ramini de Rissone, L.A. de Vedia, E.Surian “Influence of process
variables on ANSI/AWS A5.29-98 E81T1-Ni1 flux cored wire all weld metal
properties”
Abstract: The knowledge of the
relationship between welding parameters and mechanical properties of the weld
deposits allows to optimize the welding procedure specification. The objective
of this work is to study the influence of welding procedure parameters on
tensile properties and the Charpy-V notch toughness of ANSI/AWS A5.29-98
E81T1-Ni1 flux cored wire all weld metal.
Participación
en el desarrollo del trabajo: Director.
7.5
COMUNICACIONES
A CONGRESOS INTERNACIONALES CON REFERATO.
7.5.1
H.Svoboda; N.M.Ramini de Rissone, L.A. de Vedia,
E.Surian “Influence of process variables on ANSI/AWS A5.29-98 E81T5- Ni 1
flux cored wire all weld metal” 84th. American Welding Society Annual
Meeting, Detroit, USA, April 2003.
7.5.2
H.Svoboda; N.M.Ramini de Rissone, L.A. de Vedia,
E.Surian “Mechanical
properties and microstructure of C-Mn-Ni 1 ferritic metal cored wire all-weld
metal” 84th. American Welding Society Annual Meeting,
Detroit, USA, April 2003.
7.5.3
J.Wainstein, L.A. de Vedia, A.N.Cassanelli “The
use of the Spb parameter to estimate the crack length in 6061T6
Aluminum fracture specimens” 14th European Conference on
Fracture (ECF 14), Cracovia, Polonia, Setiembre 2002.
7.5.4
N.M.
Ramini de Rissone, I. De S. Bott, L.A. de Vedia, E. Surian “IIW Doc.
II-1458-02”: Effect of welding procedure (welding position, number of
layers, arc energy, and shielding gas type) on ANSI/AWS A5.20 - E71T1 flux
cored wire deposits” International Institute of Welding 2002 Annual
Assembly, IIW Commission II, Copenhagen, Denmark, June 2002.
7.5.5
A.N.Cassanelli; J.E.Wainstein; L.A. de Vedia “A
study to estimate instantaneous crack length using the separability parameter Spb”
ASME Mechanics and Materials Conference, American Society of Mechanical
Engineers, San Diego, California, June 2001.
7.5.6
E.S.Surian, N.M:Ramini de Rissone, E.Tolabín,
L.A. de Vedia “The effect of molibdenum on high strength ferritic SMAW
deposits” 82nd. American Welding Society Annual Meeting,
Cleveland, USA, May 2001, pp.171-174.
7.5.7
N.M.R. Rissone, E.S. Surian, R.H. Conde, L.A. de
Vedia “Effect of slag variations on ANSI-AWS E6013 electrode properties:
replacement of TiO2 with MnO, FeO, CaO, MgO, K2O or Na2O
in the electrode coating” IIW/IIS Doc.II-A-078-2000, Intermediate
Meetting, Commission II, International Institute of Welding, Toronto,
Canada, March 2001.
7.5.8
H.G.
Svoboda, N.M. Ramini de Rissone, E. Surian, L.A. de Vedia “Efecto de la
composición del relleno de alambres tubulares en el metal de aporte puro
ferrítico de alta resistencia aleado al C-Mn-Ni” 1st
Conference on Uses of Steel, Instituto Argentino de Siderurgia, San
Nicolás, Buenos Aires, Argentina, Noviembre 2002.
7.5.9
H.G.Svoboda,
N.M. Ramini de Rissone, E.Surian, L.A. de Vedia “Efecto del relleno de
alambres tubulares en el metal de aporte puro ferrítico de alta resistencia
aleado al C – Mn – Ni” Congreso CONAMET-SAM – SIMPOSIO MATERIA 2002,
Universidad de Chile, Santiago de Chile, Noviembre 2002.
7.5.10
C.R.Pérez,
A.Moglioni, L.A. de Vedia “Iniciación de fisuras por fatiga en soldadura de
aleación de aluminio obtenida por el proceso de fricción-agitación” Congreso
CONAMET-SAM – SIMPOSIO MATERIA 2002, Universidad de Chile, Santiago de
Chile, Noviembre 2002.
7.5.11
J.Wainstein,
L.A. de Vedia, A.N.Casanelli “Curvas J-R en función de la velocidad de
crecimiento de fisura” Congreso CONAMET-SAM – SIMPOSIO MATERIA 2002,
Universidad de Chile, Santiago de Chile, Noviembre 2002.
7.5.12
H.R.Ortiz,
L.A. de Vedia, A.N.Cassanelli “Longitud de fisura calculada con el método de
normalización” Congreso CONAMET-SAM – SIMPOSIO MATERIA 2002,
Universidad de Chile, Santiago de Chile, Noviembre 2002.
7.5.13
J.Wainstein,
L.A. de Vedia, A.N.Cassanelli “Curvas J-Da
en aluminio 6061-T6, utilizando diferentes métodos de estimación de longitud de
fisura” Congreso
Internacional en Ciencia y Tecnología de los Materials Iberomet VII,
Universidad del Valle de México, Cancún, Méjico, Mayo 2002.
7.5.14
H.G.Svoboda,
E.Surian, L.A. de Vedia “Subestructura de Solidificación de un Acero
Ferrítico de Alta Ressitencia
Depositado con Alambre Tubular” Jornadas SAM-CONAMET 2001, Posadas,
Misiones, Setiembre 2001.
7.5.15
H.G.Svoboda,
E.Surian, L.A. de Vedia “Características de Transformación del Metal de
Aporte Puro de un Alambre Tubular E81T5Ni1” Jornadas SAM-CONAMET 2001,
Posadas, Misiones, Setiembre 2001.
7.5.16
A.N.
Cassanelli, J.Wainstein, L.A. de Vedia “Estimación de la Longitud de Fisura
Instantánea Mediante el Parámetro Spb” Jornadas SAM-CONAMET
2001, Posadas, Misiones, Setiembre 2001.
7.5.17
H.R.Ortiz,
L.A. de Vedia, A.N.Cassanelli “Longitud de Fisura Calculada Mediante el
Método de Normalización” Jornadas SAM-CONAMET 2001, Posadas,
Misiones, Setiembre 2001.
7.5.18
C.Pérez,
L.A. de Vedia “Aplicación del Enfoque Local al Diseño a la Fatiga de Uniones
Soldadas en Aleaciones de Aluminio” Jornadas SAM-CONAMET 2001,
Posadas, Misiones, Setiembre 2001.
7.6
INFORMES
Y MEMORIAS TECNICAS.
No se reportan
8.
TRABAJOS
DE DESARROLLO DE TECNOLOGÍAS.
8.1
DESARROLLOS
TECNOLÓGICOS.
8.1.1
Los
desarrollos tecnológicos a los que se ha contribuido en el marco del presente
proyecto de investigación, son los siguientes:
Desarrollo y validación de una
metodología para la determinación instantánea de longitud de fisura durante el
ensayo fratomecánico de probetas destinadas ala obtención de curvas J-R ó
CTOD-R. La relevancia de esta técnica radica en la posibilidad de emplearla en
la determinación de parámetros fractomecánicos dinámicos lo que no es posible
con la metodología habitual. La validación de la nueva metodología a
situaciones dinámicas se encarará como próximo paso del proyecto.
Desarrollo local de un proceso de
soldadura en fase sólida por fricción-agitación de aleaciones de aluminio de
alta resistencia. Este desarrollo se efectuó conjuntamente con el grupo de
soldadura de la Unidad de Actividad Ensayos No Destructivos y Estructurales de
la CNEA, institución que será usuaria del proceso. Los insumos necesarios para
este trabajo fueron provistos por la empresa ALUAR S.A. y se contó con
financiación parcial de la CNEA.
Estudio comparativo de la influencia
de variables de soldadura (gas de protección, aporte térmico y posición de
soldadura) sobre las propiedades mecánicas y metalúrgicas de metales de aporte
puro de electrodos tubulares experimentales de aceros de alta resistencia tipo
“flux cored” y “metal cored”
desarrollados por la empresa AIR LIQUIDE de Francia y provistos
especialmente para este estudio. La información obtenida se ha hecho pública en
el ámbito nacional e internacional.
Todos los trabajos mencionados han
contado, además de las fuentes mencionadas, con financiación proveniente de los
siguientes subsidios, de los cuales el suscrito es responsable:
BID 1201/OC-AR PICT 99 Nº 12-06140
(Trianual. Monto Total Aprox. $ 165000)
PIP CONICET 318/98 (Trianual. Monto
Total Aprox. $15000)
Subsidio UNMdP (Anual 2001 y 2002).
Monto Total Aprox. $ 5000)
Subsidio UTN Regional San Nicolás
(Anual 2001 y 2002). Monto Total Aprox. $2000)
8.2
PATENTES
O EQUIVALENTES:
8.3
OTRAS
ACTIVIDADES TECNOLÓGICAS CUYOS RESULTADOS NO SEAN PUBLICABLES:
9
SERVICIOS
TECNOLÓGICOS:
10
PUBLICACIONES
Y DESARROLLOS EN:
10.1
DOCENCIA:
Apuntes de cátedra de Mecánica I y
Mecánica II disponibles para alumnos en
el sitio web del Instituto Sabato.
10.2
DIVULGACIÓN:
M.Iribarren, L. Quesada, L. Roberti,
J.E. Ruzzante, A. Sarce y L.A. de Vedia “Enseñanza de Ciencia y Tecnología
de Materiales: Un proyecto innovador en el Instituto Sabato” 1ªs
Jornadas de producción, Ciencia y Tecnología para la Reindustrialización de
Argentina, Grupo Buenos Aires, Universidad del Salvador, Buenos Aires,
Noviembre 2002.
11
DIRECCION
DE BECARIOS Y/O INVESTIGADORES.
Claudia Pérez, tesista de Doctorado en Ciencia de
Materiales, Tema de Trabajo: “Aplicación del enfoque local al diseño a la fatiga de uniones soldadas en
aleación de aluminio” Becaria CIC en el Instituto de
Tecnología Prof. Jorge A. Sábato hasta Julio de 2003.
Dr. Anibal Cassanelli: Tema de trabajo: “Separabilidad de
variables en mecánica de fractura elasto-plástica”. en el Dpto. de Mecánica
de la Universidad Nacional de Mar del Plata.
Dr. Guillermo Lombera, Tema de trabajo: Modelado Numérico
de Procesos, en el Dpto. de Mecánica de la Universidad Nacional de Mar del
Plata.
Ing. Hernán Svoboda, tesista de
Doctorado en Ingeniería FIUBA, Tema de trabajo: Microestructura y
propiedades mecánicas de depósitos por soldadura con electrodos tubulares de
alta resistencia. Becario Peruhil FIUBA hasta Julio de 2003.
Ing. Jessica Wainsten, becaria del
proyecto PICT’99 ya referenciado hasta Oct. 2004. Tema de Trabajo: “Separabilidad
de variables en mecánica de fractura elasto-plástica” Tesista de doctorado
de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Mar del Plata.
12
DIRECCION DE TESIS.
Claudia Pérez, tesista de Doctorado en Ciencia de
Materiales, Tema de Trabajo: “Aplicación del enfoque local al diseño a la fatiga de uniones soldadas en
aleación de aluminio” Becaria CIC en el Instituto de
Tecnología Prof. Jorge A. Sábato hasta Julio de 2003.
Ing. Hernán Svoboda, tesista de
Doctorado en Ingeniería FIUBA, Tema de trabajo: Microestructura y
propiedades mecánicas de depósitos por soldadura con electrodos tubulares de
alta resistencia. Becario Peruhil FIUBA hasta Julio de 2003.
Ing. Jessica Wainsten, becaria del
proyecto PICT’99 ya referenciado, hasta Oct. 2004. Tema de Trabajo: “Separabilidad
de variables en mecánica de fractura elasto-plástica” Tesista de doctorado
de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de Mar del Plata.
13
PARTICIPACION EN
REUNIONES CIENTIFICAS
N.Cassanelli; J.E.Wainstein; L.A. de Vedia “A study
to estimate instantaneous crack length using the separability parameter Spb”
ASME Mechanics and Materials Conference, American Society of Mechanical
Engineers, San Diego, California, June 2001.
M.Iribarren, L. Quesada, L. Roberti, J.E. Ruzzante, A.
Sarce y L.A. de Vedia “Enseñanza de Ciencia y Tecnología de Materiales: Un
proyecto innovador en el Instituto Sabato” 1ªs Jornadas de
producción, Ciencia y Tecnología para la Reindustrialización de Argentina,
Grupo Buenos Aires, Universidad del Salvador, Buenos Aires, Noviembre 2002.
14
CURSOS DE
PERFECCIONAMIENTO, VIAJES DE ESTUDIO, ETC.
No se realizaron.
15
SUBSIDIOS RECIBIDOS EN
EL PERIODO.
BID 1201/OC-AR PICT 99 Nº 12-06140
(Trianual. Monto Total Aprox. $ 165000)
PIP CONICET 318/98 (Trianual. Monto
Total Aprox. $15000)
Subsidio UNMdP (Anual 2001 y 2002).
Monto Total Aprox. $ 5000)
Subsidio UTN Regional San Nicolás
(Anual 2001 y 2002). Monto Total Aprox. $2000)
(Los fines para los que se encuentran destinados
fueron mencionados más arriba en el presente informe)
16
DISTINCIONES O PREMIOS
OBTENIDOS EN EL PERIODO.
No se reportan.
17
ACTUACION EN ORGANISMOS
DE PLANEAMIENTO, PROMOCION O EJECUCION CIENTIFICA Y TECNOLÓGICA.
No se reportan.
18
TAREAS DOCENTES
DESARROLLADAS EN EL PERIODO.
Dictado regular de la materia de grado Mecánica I
(Primer cuatrimestre en el Instituto de Tecnología Prof. Jorge A. Sábato)
Dictado regular de la materia de grado Mecánica II
(Segundo cuatrimestre en el Instituto de Tecnología Prof. Jorge A. Sábato)
Dictado regular del Módulo Física y Metalurgia de la
Soldadura de la maestría en Ciencia y Tecnología de Materiales del Instituto de
Tecnología Prof. Jorge A. Sábato.
Dictado del curso “El Aluminio y sus
aleaciones” (En colaboración con el Ing. M.Glassel). Instituto Sabato, Comisión
Nacional de Energía Atómica – Universidad Nacional de Gral.San Martín, Buenos
Aires, Octubre 2002.
Dictado del curso “Defectos en
Soldadura, su Detección e Influencia sobre el Comportamiento en Servicio” (en
colaboración con el Ing. A. Naucevich del INTI). Instituto Argentino de
Siderurgia – Fundación Latinoamericana de Soldadura, Buenos Aires, Setiembre
2001.
Tiempo total promedio: Aprox. 6 Hs. Semanales.
19
OTROS ELEMENTOS DE
JUICIO NO CONTEMPLADOS EN LOS TITULOS ANTERIORES.
Integrante
del Jurado para la tesis de grado de Martín Pablo Vecchio “Análisis del
proceso de laminación de chapas por métodos empíricos y de elementos finitos” Tesis
presentada para optar al título de Ingeniero Mecánico de la Facultad de
ingeniería de la Universidad de Buenos Aires (Abril 2003).
Integrante
del Jurado para la tesis del Ing. Hector Juan Quesada “Evaluación de la
Susceptibilidad a la Fisuración en Frío en Soldaduras de Acero de Alta
Resistencia”. Tesis para optar al grado académico de Magister en Ciencias
de Materiales Tecnológicos de la Facultad de Ingeniería de la Universidad
Nacional del Comahue, Neuquén (Octubre 2002).
Integrante del Jurado para la tesis
del Lic. en Física Hugo López Montenegro
“Modelado por funciones de peso del comportamiento de fisuras bajo
estados complejos e carga”. Tesis para optar al grado académico de Doctor
en Ciencia de Materiales, Universidad Nacional de Mar del Plata, (Agosto 2002).
Integrante
del Jurado para concurso de Profesor Regular en el área de docencia
“Materiales” del Dpto. de Ingeniería Mecánica y Naval, Facultad de Ingeniería,
UBA, (Marzo 2002).
Integrante
del Jurado para la tesis de grado de Verónica Andrea Iñíguez “Estudio del
comportamiento frente a la corrosión en solución 1M – NaCl de aleaciones base
Al obtenidas por solidificación rápida” Tesis presentada para optar al
título de Ingeniero Químico de la Facultad de ingeniería de la Universidad de
Buenos Aires (Dic. 2002).
Integrante
del Jurado para la tesis de grado de Carlos Javier Cópola “Nitruración de
aceros al carbono utilizando láseres pulsados de alta potencia” Tesis
presentada para optar al título de Ingeniero Mecánico de la Facultad de
ingeniería de la Universidad de Buenos Aires (Mayo 2002).
Integrante
del Jurado para la tesis de grado de Gonzalo Marcial “Modelo inverso de
estimación del coeficiente de transferencia de calor acero – molde, en el
proceso de colada continua de planchones” Tesis presentada para optar al
título de Ingeniero Mecánico de la Facultad de ingeniería de la Universidad de
Buenos Aires (Marzo 2002).
Integrante
del Jurado para la tesis del Lic. Victor Fierro “Propiedades fractomecánicas
a bajas temperaturas de ADI (Austempered ductile iron)”. Tesis para optar
al grado académico de Magister en Ciencia y Tecnología de Materiales de la
Universidad Nacional de Gral. San Martín, Instituto de Tecnología Prof. Jorge
A. Sábato (UNSAM-CNEA), (Abril. 2001).
Integrante del Jurado para la tesis
del Ing. Carlos Berejnoi “Incidencia del Fenómeno de Pop In en la Tenacidad
a la Fractura de Uniones Soldadas”. Tesis presentada para optar al grado
académico de Doctor en Ingeniería Metalúrgica de la Universidad Nacional de La
Plata, (Feb. 2001).
20
TITULO Y PLAN DE TRABAJO
A REALIZAR EN EL PROXIMO PERIODO.
El plan de trabajo para el período 2003-2004 es el previsto
en la formulación del Proyecto PICT’99 que finaliza en Octubre de 2004 y del
cual es director el suscrito. Por lo tanto, caben todas las consideraciones
efectuadas en el punto 6 del presente informe en el que se detallan los
alcances del plan de trabajo. De todos modos, en el período que se inicia,
además de continuar con las líneas de trabajo ya mencionadas, se prevé la
siguiente actividad específica en el marco del proyecto mencionado:
Aplicación del
parámetro spb para la caracterización fractomecánica dinámica
del metal de soldadura de aceros de alta resistencia
Desarrollo:
Los ensayos convencionales de
tracción o mecánica de fractura se realizan aplicando la carga de manera
cuasi-estática, es decir a velocidades de deformación lentas. En los ensayos
convencionales sobre metales (por ejemplo ASTM: E1820-96, “Standard
Test Method for determining Measurement of Fracture Toughness” (2)) la tasa de variación del factor de intensidad de
tensiones K es del orden de 2.75 Mpa m1/2 s-1.
Sin embargo, cuando los componentes
o elementos en servicio deben estar sujetos a elevadas velocidades de
aplicación de la carga, o sobrevivir a cargas de impacto por razones de diseño
o por condiciones imprevistas durante la vida en servicio, la aplicabilidad de
los parámetros fractomecánicos obtenidos en estas condiciones se tornan
cuestionables.
Bajo condiciones de impacto, la tasa
de variación del factor de intensidad de tensiones K puede llegar a
alcanzar valores del orden de 104 Mpa m1/2 s-1
y los efectos inerciales y cinéticos adquieren preponderancia. En consecuencia,
el trabajo de investigación orientado al desarrollo y evaluación de
metodologías de ensayo en esta condiciones se torna relevante dado que las
exigencias crecientes de desempeño de los materiales utilizados en los diseños
actuales involucran escenarios con estas características.
El presente plan de trabajo de
investigación tiene como uno de sus ejes temáticos principales el estudio del
desempeño de metodologías de estimación indirecta de longitud de fisura basadas
en la propiedad de separabilidad de variables bajo condiciones de ensayo
dinámicas en componentes soldados de materiales de alta resistencia de uso
estructural.
La propiedad de separabilidad de
variables es la base teórica para la determinación del parámetro fractomecánico
J ([2]), las curvas de resistencia a la
propagación de fisuras J-R y de diferentes metodologías de estimación de
longitudes de fisura.
La existencia de esta propiedad para
un dado material, geometría, etc., se puede estudiar mediante el parámetros Sij
([3])
cuando se utilizan probetas de laboratorio con vértice de fisura redondeado o blunt notched ([4],
[5],
[6])
o el parámetro Spb ([7],[8])
cuando se adoptan probetas con vértice de fisura agudo crecido por medio de
algún mecanismo subcrítico como puede ser
fatiga.
En el desarrollo del plan de trabajo
esta previsto la utilización de probetas tipo Charpy-v con vértice de fisura
generado por fatiga. Que serán luego ensayadas en el laboratorio en un péndulo
instrumentado para relevar la curva de respuesta del material.
Se estudiará el comportamiento del
método de la carga normalizada ([9],
[10],
[11])
y el método Spb ([12],[13])
para la estimación de longitud de fisura de cada punto del registro bajo estas
nuevas condiciones. Luego con la información generada, (carga, desplazamiento,
tiempo y longitud de fisura), se construirán las curvas de resistencia a la
propagación para evaluar la fractotenacidad dinámica del material base, del
material de aporte y del cordón de soldadura.
El estudio pormenorizado de la
existencia y condiciones en que se presenta la propiedad de separabilidad de
variables en condiciones de solicitación dinámica reviste una gran importancia.
Si bien, existen antecedentes de su validez en ensayos cuasi-estáticos con
diferentes materiales, geometrías de probetas, dimensiones, condiciones de
embridamiento, etc. no se encuentran antecedentes en la bibliografía de
estudios sistemáticos en esta dirección.
En otro sentido, la aplicabilidad de
la metodología de estimación de longitud de fisura mediante el parámetro Spb
esta en proceso de desarrollo en materiales metálicos, con un incipiente
desarrollo en polímeros bajo condiciones de ensayo cuasi-estáticos, de tal
manera que el desarrollo de estas metodologías en el campo dinámico es un
aporte de gran valor y originalidad.
Lugar de trabajo: Parte del
trabajo experimental se realizará en la Facultad de Ingeniería de la
Universidad Nacional de Mar del Plata, en el grupo al que pertenece el Dr.
Cassanelli y que dirige el Ing. de Vedia que cuenta con la infraestructura
experimental y de apoyo necesaria. El resto del trabajo se realizará en el
Instituto de Tecnología Prof. Jorge A. Sábato (UNSAM-CNEA).
Condiciones de la presentación
La presentación deberá
incluir:
a.
Una copia en papel A-4
(puntos 1 a 20)
b.
Una copia en soporte
electrónico, la que será remitida por correo electrónico a la siguiente
dirección: infinvest@cic.gba.gov.ar.
Deberá realizarse en formato RTF zipeado, configurado para papel A-4 y libre de
virus. Si se trabaja sobre el documento modelo, se deberán eliminar las
instrucciones.
c.
En el mismo correo
electrónico referido en el punto b), se deberá incluir como un segundo
documento un currículum resumido (no más de dos páginas A4), consignando
apellido y nombres, disciplina de investigación, trabajos publicados en el
período informado (con las direcciones de Internet de las respectivas revistas)
y un resumen del proyecto de investigación en no más de 250 palabras,
incluyendo palabras clave.
d.
Las copias de
publicaciones y toda otra documentación respaldatoria, en una carpeta o caja,
en cuyo rótulo se consignará el apellido y nombres del investigador y la
leyenda “Informe Científico Período .........”.
e.
Informe del Director
de tareas (en los casos que corresponda), en sobre cerrado.
Nota: El Investigador que desee ser
considerado a los fines de una promoción, deberá solicitarlo en el formulario
correspondiente, en los períodos que se establezcan en los cronogramas anuales.