Comportamiento microestructural de una aleación TI-6 AL-4V empleada en pulpa lixiviada

Ingeniería Mecánica. Vol. 17. No. 1, enero-abril, 2014, p. 22-31 ISSN 1815-5944 Artículo Original Comportamiento microestructural de una aleación TI ‐ 6 AL ‐ 4 V empleada en pulpa lixiviada Behaviour microstructure of an alloy TI ‐ 6 AL ‐ 4 V used in leached pulp Rodney E. Correa‐SuárezI, Tomás Fernández‐ColumbiéII, Isnel Rodríguez‐GonzálezII, Dayanis Alcántara‐BorgesII I. Empresa Comandante Gustavo Machin Hoed De Beche.Holguín. Cuba II. Instituto Superior Minero Metalúrgico de Moa, Holguín. Cuba Correo electrónico: Recibido: 26 de enero de 2013 Aceptado: 25 de septiembre de 2013 Resumen En el trabajo se determina el comportamiento microestructural de la aleación Ti - 6 Al - 4 V del tipo α + β de la cual se fabrica el cuerpo de las válvulas que trabajan en la línea de pulpa lixiviada, que por efecto del fluido sufren perforaciones y son recuperadas por proceso de soldadura, en el establecimiento del ciclo térmico de soldadura se tuvo en cuenta la intensidad de corriente, el voltaje del arco eléctrico, la velocidad de soldadura y la energía lineal del proceso de soldadura. Como material de aporte se seleccionó el electrodo consumible ERTi – 2. De la válvula dañada se seleccionaron muestras de diferentes zonas, las cuales se caracterizaron en dependencia con la afectación de la pulpa lixiviada caliente. Palabras claves: pulpa lixiviada, ciclo térmico, microestructural, titanio, isotermas. Abstract In this article, we study various solution schemes reported in the literature, which deal with the problem of irregular parts distribution on flat surfaces with two-dimensional nesting. Different solution schemes were analyzed, which they consider to be the real geometry of the part, during the evaluation and positioning them on the surface to be cut, ensuring the best use of the material. The proposed scheme is characterized by a graphic treatment of the pieces that can accelerate the process of recognition and evaluation of options coupling between them, as well as the creation of cluster populations growing to its final location on the surface to be cut. In the generation of populations of possible solutions, using an algorithm based on the method of integration variables, in addition is made comparing the results obtained by the proposed method with other results generated by procedures developed by different authors, achieving improved use. Key words: leached pulp, cycle thermal, microstructure, titanium, isotherm. Sitio web: http://www.ingenieriamecanica.cujae.edu.cu 22 Comportamiento microestructural de una aleación TI - 6 AL - 4 V empleada en pulpa lixiviada Introducción La industria minera cada año invierte cuantiosos recursos para atenuar o minimizar la degradación que sufren los materiales durante su proceso productivo, la búsqueda de nuevas aleaciones es una tarea diaria de los especialistas del sector. En el proceso de obtención del níquel, la transportación del producto se realiza por tuberías, las cuales requieren de diferentes accesorios, es precisamente en estos elementos donde actúa con mayor severidad el efecto de la corrosión y la degradación del artículo seleccionado para cumplir esta función. Una de las aleaciones que se emplea con mayor frecuencia en estas instalaciones son las aleaciones de titanio y con mayor uso la Ti – 6 Al – 4 V. La aleacion de titanio Ti - 6 Al - 4 V (tipo α + β) es la más vendida, superando el 50 % de las ventas totales de titanio en Estados Unidos y Europa. Fue desarrollada a principios de los años cincuenta en el Instituto Tecnológico de Illinois, Estados Unidos, su éxito, se fundamenta en el conjunto global de sus propiedades: alta resistencia, ligereza, formalidad y buena resistencia a la corrosión [4]. Esta aleación, denominada también Ti grado 5, según la norma ASTM B 367, es de tipo α/β [5]. Ampliamente usada como material estructural debido a sus excelentes propiedades mecánicas y de resistencia a la corrosión [2], combina una excelente resistencia mecánica con una gran capacidad de conformado, producto de su microestructura bifásica constituida por las fases α (rica en Al) y β (rica en V), donde la fase α ofrece poca plasticidad y tiende a exhibir propiedades mecánicas y físicas anisótropicas, mientras que la fase β presenta buena conformabilidad debido a su alta ductilidad. Es por esto que la aleación Ti - 6 Al - 4 V es considerada la aleación estándar, las demás aleaciones deben ser comparadas para una aplicación específica [16]. Autores como [3, 14], plantean que el Ti - 6 Al - 4 V como aleación α – β puede presentar diferentes composiciones de la fase α y la fase β dependiendo de la cantidad de elementos intersticiales que contenga y el tipo de tratamiento térmico al que haya sido sometida. Por otra parte, se debe destacar que la estructura bifásica es la que proporciona las mejores propiedades mecánicas a la aleación Ti - 6 Al - 4 V [8, 10, 11]. Sin embargo, es importante resaltar que estas estructuras son desarrolladas a partir de estructuras laminares, cuando se someten a tratamientos termomecánicos posteriores, los cuales deben ser rigurosamente controlados, con la finalidad de garantizar la homogeneidad y el tamaño de grano, además de la presencia de las dos fases. Autores como [1, 17] reconocen que en la mayor parte de los procesos industriales se ve involucrado el transporte de fluidos de diferente naturaleza, es así como piezas que están expuestas a la acción de estos fluidos pueden presentar procesos de corrosión dinámica que disminuye de manera acelerada su vida útil. Según [6, 7, 18], la excelente resistencia a corrosión de las aleaciones de titanio, se debe a la formación de una película de óxido delgada y muy adherente en la superficie del material. Debido a que la superficie del titanio es bastante reactiva y tiene mucha afinidad con el oxígeno, la película de óxido se forma espontáneamente cuando la superficie de la aleación es expuesta al aire o a un medio acuoso. El trabajo tiene como objetivo determinar el comportamiento microestructural de la aleación de titanio Ti - 6 Al - 4 V, con la cual se fabrican las válvulas que se emplean en la línea que transporta la pulpa lixiviada caliente. Materiales y métodos Para el desarrollo del experimento se prepararon nueve probetas pertenecientes al área afectada de la válvula y material del cuerpo sin estar expuesto al proceso de desgaste erosivo, en la figura 1 se especifican las áreas escogidas para el análisis del material. Ingeniería Mecánica. Vol. 17. No. 1, enero-abril, 2014. ISSN 1815-5944 23 Rodney E. Correa-Suárez, Tomás Fernández-Columbié, Isnel Rodríguez-González, Dayanis Alcántara-Borges Fig. 1. Áreas seleccionadas para el análisis microestructural La muestra No 1 se corresponde con la sección del material que no ha sido dañado, se empleará para determinar la microestructura patrón del material de la válvula; la muestra No 2 se corresponde con un cambio de sección que se origina en el material producto del proceso de fabricación; l (...truncated)