Diseño experimental para evaluar la influencia del aleante en la resistencia mecánica de una aleación de magnesio

DISEÑO EXPERIMENTAL PARA EVALUAR LA INFLUENCIA DEL ALEANTE EN LA RESISTENCIA MECÁNICA DE UNA ALEACIÓN DE MAGNESIO.

JOHAN SEBASTIÁN PÉREZ ARIAS

ISNARDO GONZALEZ JAIMES

Ingeniero Mecánico

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

FACULTAD DE INGENIERIAS FISICOMECANICAS

ESCUELA DE INGENIERIA MECANICA

BUCARAMANGA

2023

DISEÑO EXPERIMENTAL PARA EVALUAR LA INFLUENCIA DEL ALEANTE EN LA RESISTENCIA MECÁNICA DE UNA ALEACIÓN DE MAGNESIO.

Se denominan aleaciones ligeras a aquellas que tienen como elemento base el magnesio. Estas tienen como característica principal un bajo peso específico de 1,74 g/cm3, lo que las hace indispensables en aplicaciones donde se necesiten materiales muy ligeros con una resistencia mecánica mínima (específicamente en el campo de la aeronáutica y la automoción).

Dicha resistencia mecánica puede aumentarse sensiblemente mediante aleaciones adecuadas, dando como resultado una alta relación resistencia - peso. Entre los aleantes más comunes se encuentran el aluminio (Al) y el zinc (Zn). (Ordoñez J. José, 2012).

Actualmente, el principal problema en el sector del transporte es el elevado consumo de combustible debido al uso de materiales muy densos, generando así un mayor consumo por peso. Por ello se plantea la necesidad de desarrollar nuevos materiales que cumplan con características de bajo peso y alta resistencia mecánica, ya que su aplicación requiere esencialmente de esta condición (F. Czerwinski, 2007).

El desarrollo de la industria del magnesio se ha incrementado en las últimas dos décadas en países como China, ya que las nuevas aleaciones poseen resistencia mecánica, propiedades térmicas y propiedades eléctricas similares a las aleaciones de aluminio, lo que ha conducido a la implementación de piezas fabricadas de aleaciones de magnesio, sustituyendo así las de metales tradicionales. En la actualidad la fabricación de piezas en aleaciones de magnesio se dificulta debido a la obtención de un proceso de conformación plástica que garantice tener óptimas propiedades mecánicas (Ordoñez J. José, 2012).

Para la medición de la resistencia mecánica de las microprobetas de Mg, se realizó un ensayo de tracción utilizando la máquina universal de ensayos Instron 5582, a una velocidad de carga de 5mm/min. Se realizaron las mediciones de la resistencia mecánica en MPa para cada microprobeta de determinada composición y se obtuvieron los datos que se observan en la Tabla.

Ilustración 1. Datos de los ensayos

[pic 1]

Con los datos mostrados en la tabla se analizará el efecto de la influencia en el límite de fluencia bajo compresión.

APLICACIÓN DEL MÉTODO CIENTÍFICO PARA EVALUAR LA INFLUENCIA DEL ALEANTE EN LA RESISTENCIA MECÁNICA DE UNA ALEACIÓN DE MAGNESIO.

1. RECONOCIMIENTO Y ESTABLECIMIENTO DEL PROBLEMA OBJETO DE ESTUDIO.

Se pretende analizar detalladamente cómo la influencia del aleante impacta en los distintos niveles de aleación de magnesio, y, al mismo tiempo, evaluar en qué medida esta influencia afecta la resistencia mecánica del material.

Para lograr una comprensión profunda de este fenómeno, se realizará un análisis comparativo de tres (3) aleaciones de magnesio con distintas concentraciones de aleante. Se recopilarán datos relevantes sobre las propiedades mecánicas de cada muestra, centrándose particularmente en la resistencia a la tracción y otros aspectos relacionados con su comportamiento bajo esfuerzos mecánicos.

2. SELECCIÓN DE VARIABLES INDEPENDIENTES Y NÚMERO DE TRATAMIENTOS A VARIAR

• Variable Independiente: Aleaciones.

Para ello se seleccionan cuatro aleaciones:

• Bloques: Contamos con tres probetas para la realización del experimento.

• El orden de las pruebas para cada tratamiento y cada temperatura es aleatorio.

3. SELECCIÓN DE VARIABLES DEPENDIENTES Y UNIDADES

• Variable Dependiente: En este caso de estudio, la variable dependiente es la resistencia mecánica

• Unidades: Mega pascales [MPa]

4. SELECCIÓN DEL DISEÑO EXPERIMENTAL QUE SE AJUSTA AL DISEÑO O CASO

TIPO DE EXPERIMIENTO: DISEÑO ALEATORIZADO POR BLOQUES

Hipótesis:

H0: Con un nivel de significancia de α=0.05, todos los datos de la aleación darán el mismo resultado de fluencia.

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