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Este proyecto tiene como objetivo desarrollar un estudio reológico de la aleación de aluminio A356 durante su formación en estado semisólido, mediante el proceso de rheocasting, para ser utilizada en una máquina de impresión de piezas en 3D. A través de la investigación teórica y experimentación, se pretende controlar los parámetros que influyen en la calidad final del material y conseguir que obtenga mejoras en sus propiedades mecánicas. Se define lo que es un material en estado semisólido, sus características principales y su relación con la fabricación de piezas en la industria. Se estudia el concepto de reología examinando a fondo sus propiedades más relevantes y se hace una revisión de la viscosidad y de la clasificación de los fluidos existentes. Se citan ejemplos de rutas de tixo y rheo casting empleadas en la industria del conformado de SSM y se discute el papel que cumplen las aleaciones de aluminio en este contexto. Se describe el intento de realización de la fase experimental, consistida en analizar la morfología y el comportamiento de los parámetros del A356 fundido y sometido a varios experimentos a diferentes velocidades y tiempo de agitación mecánica. Se especifican los problemas sucedidos en este periodo y se discute propuestas de mejora para sus futuras y/o posibles soluciones. Se lleva a cabo el diseño de una mesa de altura regulable cumpliendo con los requerimientos del departamento de ciencia de materiales de la universidad EPSEVG y se describen los impactos positivos y negativos que este proyecto puede ser capaz de ocasionar al medioambiente. Por último, se informa los aspectos más relevantes que han sido observados y que se deben de tener en cuenta en los proyectos posteriores y relacionados con este. En conclusión, debido a problemas eléctricos y mecánicos que se presentan durante el montaje y desmontaje del prototipo PMSM, no se alcanza realizar la parte experimental de esta investigación. Sin embargo, se logra entender la teoría del procesamiento de piezas en estado semisólido y cómo pueden afectar los parámetros reológicos la calidad final de los elementos. Finalmente, se ha diseñado la mesa regulable cumpliendo con los requerimientos del departamento de materiales de la universidad y cómo información adicional se ha elaborado un manual de uso para el horno de fundición del edificio A de la EPSEVG, destacando sus principales limitaciones, mediante un caso práctico. The objective of this project is to develop a rheological study of the aluminum alloy A356 during its formation in semi-solid state, by means of the rheocasting process, to be used in a 3D printing machine. Through theoretical research and experimentation, the aim is to control the parameters that influence the final quality of the material and to obtain improvements in its mechanical properties. It is defined what is a material in semi-solid state, its main characteristics and its relation with the manufacture of parts in the industry. The concept of rheology is studied by examining in depth its most relevant properties and a review of viscosity and the classification of existing fluids is made. Examples of thixo and rheo casting routes employed in the SSM forming industry are cited and the role of aluminum alloys in this context is discussed. The attempt to perform the experimental phase, consisting of analyzing the morphology and parameter behavior of molten A356 subjected to various experiments at different speeds and mechanical stirring time, is described. The problems that occurred during this period are specified and improvement proposals for future and/or possible solutions are discussed. The design of a height adjustable table is carried out in compliance with the requirements of the materials science department of the EPSEVG university and the positive and negative impacts that this project may be able to cause to the environment are described. Finally, the most relevant aspects that have been observed and that should be taken into account in subsequent projects related to this one are reported. In conclusion, due to electrical and mechanical problems that occurred during the assembly and disassembly of the PMSM prototype, the experimental part of this research could not be carried out. However, it is possible to understand the theory of the processing of parts in semi-solid state and how the rheological parameters can affect the final quality of the elements. Finally, the adjustable table has been designed according to the requirements of the materials department of the university and as additional information, a user's manual has been elaborated for the melting furnace of the EPSEVG building A, highlighting its main limitations, by means of a practical case.

En el presente trabajo se realizará el estudio del estado actual de los diferentes procesos existentes de agitadores mecánicos para proceder al diseño, desarrollo, fabricación y puesta en marcha de un agitador mecánico que se utiliza en la conformación de materiales en estado semisólido Rheocasting. Actualmente estos agitadores están limitados a una cierta temperatura de trabajo y un cierto tiempo de exposición a esta, dependiendo del material en el que están fabricados. Por lo tanto estos están formados por una estación que dispone de más de un agitador. Los tiempos de ciclo son excesivamente largos. La conformación de aleaciones de aluminio en estado semisólido es un proceso híbrido que incorpora elementos de varias técnicas clásicas de conformado. Permite libertad en el diseño del molde y en la velocidad de producción de la fundición así como una calidad metalúrgica y unas propiedades mecánicas superiores a las de la fundición en molde permanente o en fundición inyectada [1]. El interés de estas técnicas radica en la necesidad de producir nuevos componentes con menos defectos y a un coste inferior, y se fundamenta en las propiedades reológicas de los materiales cuando coexisten una fase líquida. El objetivo principal es desarrollar un procesos polivalente que permita obtener el lodo semisólido para el conformado para diferentes familias de aleaciones unas ya utilizadas y otras hasta ahora no utilizadas tanto de Al como de Mg. Esto se consigue con un diseño innovador de un agitador mecánico, con sistema de refrigeración interno mediante un fluido o gas y la incorporación de una vaina fabricada en una aleación de cobre berilio que dispone de un recubrimiento que no pueda ser disuelto por el caldo y a su vez que nos hace de aislante térmico. Todas estas mejoras hacen que el precio del prototipo sea inferior al de otros procesos ya implantados en la industria, reduciendo con este los tiempos de ciclo, minimizando el coste y la energía necesaria para la obtención del lodo. Deberemos estudiar el tipo de material del cual estará hecho, sus dimensiones y el sistema de refrigeración que tendrá para mantenerlo a la temperatura adecuada (agitador-aluminio).

Una de las ventajas que presenta el procesado en estado semi-sólido es una baja porosidad por contracción y por gas atrapado, característica que lo hace especialmente adecuado para la fabricación de componentes con espesores variables y de mayores exigencias mecánicas. En el presente proyecto se pretende diseñar una tecnología de obtención de lingotes de Rheocasting para posteriormente ser conformados en estado semisólido, cuyo objetivo es conseguir una estructura no dendrítica mediante enfriamientos en un horno de tratamientos térmicos. Con el fin de conseguir estos resultados, se han realizado enfriamientos con diferentes rampas y posteriormente se han preparado las muestras para analizar la macro y microestructura. En este análisis se ha estudiado la estructura mediante análisis de imagen. Se ha determinado el área de fase α, la redondez de los granos, el grosor del eutéctico y la estructura globular. La aleación de aluminio estudiada es la A357. Esta aleación tiende a tener una estructura dendrítica por lo que se han tenido que usar nucleantes para ayudar a la globulización. La innovación es conseguir una estructura no dendrítica simplemente mediante enfriamientos controlados en un horno de tratamientos térmicos.