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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas "ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.” T E S I S QUE PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO METALURGICO P R E S E N T A MARIBEL LETICIA SAUCEDO MUÑOZ MEXICO, D. F. 1985

ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

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Page 1: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

INSTITUTO POLITECNICO NACIONALEscuela Superior de Ingen iería Q uím ica e Industrias

Extractivas

"ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL Z IN C .”

T E S I SQUE PARA OBTENER EL TITULO DE

I N G E N I E R O M E T A L U R G I C O

P R E S E N T A

MARIBEL LETICIA SAUCEDO MUÑOZ

M E X IC O , D . F . 1985

Page 2: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

cv ̂~ iINSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

E S C U E L A S U P E R IO R D E I N G E N I E R I A Q U I M i C A E I N D U S T R I A S E X T R A C T I V A S• ¿ J Km

DIVISION DE SISTEMAS DE TITULACION

M I M I I \ K I\ T-95/85l»l.

uM.Lv.ntf> MI.ULA México, d . f 25 ce julio de 1985

C. MARIBEL LETICIA SAUCEDO KUÑOZPasante de Ingeniero METALURGICO 1980-1984 Av. TtllpetlaC NO. 63Presente Cd. Nueva Laredo Ecatepec

Edo. de féxicc C.P. 55080

El tema de trabajo y /o tesis para su examen profesional en la opción TESIS TRADICIONAL INDIVIDUAL

es propuesto por el C ING. VICTOR MANUEL LOPEZ HIRATA quien será el responsable

de la calidad de trabajo que usted presente, rcfenJ? a! ren a *' ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC."

el cual deberá usted desarrollar de acuerdo con el slgu-ente orden

RESUNEN INTRODUCCION

I.- CONSIDERACIONES TEORICASII.- DESARROLLO EXPERIMENTALIII.- RESULTADOSIV.- DISCUSION DE RESULTADOS

CONCLUSIONES BIBLIOGRAFIA

\-ov<Lt V u T o t a \Kc\ot ING. VICTOR MANUEL LOPEZ HIRATA

El Profesor O rientador

E l Jefe de la División de Sistemas de Titulación

ING. RUECN ICMUS-ftAftftCN______________ CR.

Page 3: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

A

F A M I L I A

Page 4: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

A U N D I G N O H E R E D E R O D E L

O F I C I O D E L D I O S V U L C A N O :

SR. A D O L F O B A C A S I L V A

Page 5: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

I N D I C E

P a g s .

R E S U M E N

I.- I N T R O D U C C I O N 1

II. - C O N S I D E R A C I O N E S T E O R I C A S 2

I I I . - D E S A R R O L L O E X P E R I M E N T A L 14

IV. - R E S U L T A D O S 20

V .- D I S C U S I O N DE R E S U L T A D O S 60

V I . - C O N C L U S I O N E S 62

B I B L I O G R A F I A 63

Page 6: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

R E S U M E N

En el p r e s e n t e t r a b a j o se e s t u d i ó el e f e c t o q u e t i e n e n la c é d u l a

y t e m p e r a t u r a de l a m i n a c i ó n s o b r e las p r o p i e d a d e s de e m b u t i b i l i -

dad de las p l a c a s de z i n c e m p l e a d a s co m o r e c i p i e n t e s de b a t e r i a s .

P a r a e s t u d i a r la t e x t u r a g e n e r a d a por el p r o c e s o de c o n f o r m a d o -

se d e t e r m i n ó la d e n s i d a d de p o l o s d e los p r i n c i p a l e s p l a n o s cris_

t a l o g r á f i c o s p o r d i f r a c c i ó n de r a y o s X, b u s c a n d o c o r r e l a c i o n a r -

é s t a con el m e c a n i s m o de d e f o r m a c i ó n d e s d e un p u n t o de v i s t a de

la e s t r u c t u r a c r i s t a l i n a . La f o r m a b i l i d a d del z i n c f u e a n a l i z a d a

m e d i a n t e el e n s a y o E r i c h s e n y el e n s a y o de e m b u t i d o p r o f u n d o .

Un a de las c o n c l u s i o n e s es q u e las p l a c a s de z i n c l a m i n a d a s p r e ­

s e n t a n una b u e n a f o r m a b i l i d a d al m a n t e n e r c o n s t a n t e la tem peratu^

ra s e l e c c i o n a d a c u a l q u i e r a qu e é s t a sea e n t r e los 2 5 ° y 1 7 5 ° C al

e f e c t u a r el p r o c e s o de c o n f o r m a d o .

Del a n á l i s i s de los r e s u l t a d o s o b t e n i d o s se c o n c l u y ó q u e las c é ­

du l a s de l a m i n a c i ó n s e l e c c i o n a d a s , no t i e n e n e f e c t o s e n s i b l e s o ­

br e la e m b u t í b i 1 i d a d y q u e la t e m p e r a t u r a , i g u a l m e n t e ; no t i e n e

un e f e c t o s e n s i b l e en el c o n f o r m a d o , s i e m p r e y c u a n d o se m a n t e n ­

ga un c o n t r o l e s t r i c t o d e n t r o del r a n g o p r e - e s t a b 1e c i d o .

Page 7: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

IN TR OD UC CI ON

C o m e r c i a l m e n t e el z i n c es c o n f o r m a d o p o r p r e s i ó n a g r a n e s c a l a

ra h a c e r a c c e s o r i o s p a r a t e c h o s , r e c i p i e n t e s p a r a h i e l o , p a r t e s -

de r e f r i g e r a d o r y r e c i p i e n t e s pa r a b a t e r i a s e l é c t r i c a s , e n t r e - -

o tros. P o r lo t a n t o , el e s t u d i o del m e c a n i s m o de f o r m a b i l i d a d , la

s e l e c c i ó n de la c é d u l a y t e m p e r a t u r a de l a m i n a c i ó n , los c u a l e s in¡

f l u y e n d i r e c t a m e n t e en las p r o p i e d a d e s m e c á n i c a s de los p r o d u c t o s

c o n f o r m a d o s , so n s i g n i f i c a t i v o s p a r a p r o p ó s i t o s de p r o d u c c i ó n . --

A d e m á s , el m e c a n i s m o de d e f o r m a c i ó n del z i n c es m u y d e p e n d i e n t e -

de su e s t r u c t u r a c r i s t a l o g r á f i c a lo qu e h a c e i m p o r t a n t e un a n á l i ­

sis de c o r r e l a c i ó n e n t r e la e s t r u c t u r a y las p r o p i e d a d e s m e c á n i - -

cas del p r o d u c t o qu e p e r m i t a n el m e j o r a m i e n t o de las p r o p i e d a d e s

del p r o d u c t o fi nal .

Una de las p r u e b a s m e c á n i c a s u t i l i z a d a s p a r a e v a l u a r la formab ili ^

dad de las p l a c a s de z i n c l a m i n a d o es el e n s a y o de t e n s i ó n , s i n -

e m b a r g o , es t e e n s a y o no ha p r o p o r c i o n a d o una b u e n a c o r r e l a c i ó n

con la f o r m a b i l i d a d , e s p e c i a l m e n t e la e m b u t i b i 1 i dad p r e s e n t a d a -

p o r el z i n c 1’2 , p o r lo q u e se a d o p t ó el e n s a y o E r i c h s e n y el de em

bu t i d o p a r a e v a l u a r y a n a l i z a r el c o m p o r t a m i e n t o de las p l a c a s de

zi nc l a m i n a d a s .

A s i m i s m o se ha e n c o n t r a d o 1,2 q u e las c o n d i c i o n e s de l a m i n a c i ó n d e ­

t e r m i n a n f u e r t e m e n t e la f o r m a b i l i d a d de las p l a c a s , lo q u e se e x ­

p l i c a p o r la t e x t u r a d e s a r r o l l a d a d u r a n t e el p r o c e s o de c o n f o r m a ­

do, la cual ha s i d o e v a l u a d a po r d i f r a c c i ó n de r a y o s X 3 .

En el p r e s e n t e t r a b a j o se p r e t e n d e a n a l i z a r la i n f l u e n c i a de los

p a r á m e t r o s de l a m i n a c i ó n s o b r e la f o r m a b i l i d a d m e d i a n t e el e n s a y o

E r i c h s e n y el a n á l i s i s de la t e x t u r a po r d i f r a c c i ó n de rayos X pa

ra las p l a c a s de z i n c e m p l e a d a s en la p r o d u c c i ó n de r e c i p i e n t e s -

de b a t e r i a s e l é c t r i c a s .

1

Page 8: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

II. C O N S I D E R A C I O N E S TE OR IC AS

M e t a l u r g i a del Zi n c .

A.- C a r a c t e r í s t i c a s e s t r u c t u r a l e s

La e s t r u c t u r a c r i s t a l i n a t i e n e un pa p e l i m p o r t a n t e en la d e f o £

m a c i ó n p l á s t i c a del z i n c y en el d e s a r r o l l o de las p r o p i e d a d e s m e ­

c á n i c a s . El z i n c p r e s e n t a una e s t r u c t u r a c r i s t a l i n a h e x a g o n a l c o m ­

p a c t a (H C P ) c o n los s i g u i e n t e s p a r á m e t r o s r e t i c u l a r e s 1*:

O OS i s t e m a c r i s t a l i n o c (A) a (A) c/a

H e x a g o n a l 4 . 9 4 7 0 2 . 6 6 6 5 1 , 8 5 6 4

La r e l a c i ó n a x i a l (c/a) p a r a un m o d e l o de b o l a d u r a de la estructu^

ra h e x a g o n a l c o m p a c t a es de 1 . 6 3 3 lo q u e r e v e l a un e s p a c i a m i e n t o -

m a y o r en la d i r e c c i ó n C p a r a el zi n c . Un a c o n s e c u e n c i a de e s t o es

la m a r c a d a a n i s o t r o p í a en p r o p i e d a d e s t a l e s c o m o la e x p a n s i ó n y

c o n d u c t i v i d a d t é r m i c a y la r e s i s t i v i d a d e l é c t r i c a . T a m b i é n el m e c ¿

n i s m o p o r el cual se d e f o r m a p l á s t i c a m e n t e el z i n c es a f e c t a d o po r

e s t a r e l a c i ó n ax i a l 2 ’5.

B.- E f e c t o de las i m p u r e z a s y e l e m e n t o s de a l e a c i ó n .

V i r t u a l m e n t e t o d a s las i m p u r e z a s n a t u r a l e s , c o n t a m i n a n t e s y

a l e a n t e s , e n v u e l t a s en la p r o d u c c i ó n y u s o del z i n c r e s u l t a n en aj^

t e r a c i o n e s de la m i c r o e s t r u c t u r a y c a m b i o s e n un a o m á s p r o p i e d a ­

des. Los e f e c t o s c a r a c t e r í s t i c o s p r o d u c i d o s p o r a l g u n o s e l e m e n t o s

son b r e v e m e n t e d e s c r i t o s a c o n t i n u a c i ó n 1 ’2:

P L O M O . La s o l u b i l i d a d al e s t a d o s ó l i d o en z i n c es m u y p e q u e ñ a , ap a

r e c i e n d o en l a m i c r o e s t r u c t u r a en f o r m a de p a r t í c u l a s g l o b u l a r e s o

c o m o p r e c i p i t a d o s . El p l o m o t i e n e una i n f l u e n c i a m í n i m a s o b r e las

p r o p i e d a d e s m e c á n i c a s . S i n e m b a r g o , d e b i d o a su b a j o p u n t o de f u ­

s i ó n l i m i t a el t r a b a j o en c a l i e n t e a t e m p e r a t u r a s e l e v a d a s . C u a n d o

2

Page 9: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

se p r e s e n t a en c a n t i d a d e s c o n t r o l a d a s j u n t o con c o n c e n t r a c i o n e s de

Cd t i e n e u n a i n f l u e n c i a f a v o r a b l e en c o n t r a de la c o r r o s i ó n del

zi n c en r e a c c i o n e s q u í m i c a s c o m o las que o c u r r e n en las p i l a s s e ­

cas .

C A D M I O . Las c a n t i d a d e s de c a d m i o p r e s e n t e s en la m a y o r í a de los

p r o d u c t o s de z i n c se e n c u e n t r a n en s o l u c i ó n s ó l i d a y no p r o d u c e n -

m a y o r e s c a m b i o s en la m i c r o e s t r u c t u r a , q u e el e f e c t o de s e g r e g a —

c i ó n ( c o r i n g ) . En el z i n c l a m i n a d o , el c a d m i o i n c r e m e n t a la r e s i s ­

t e n c i a a la t e r m o f l u e n c i a y e l e v a la t e m p e r a t u r a de r e c r i s t a 1 i z a - - ci ó n .

F I E R R O , C u a n d o se p r e s e n t a en c a n t i d a d e s m a y o r e s de 0 . 0 0 1 % a p a r e c e

en la m i c r o e s t r u c t u r a un c o m p u e s t o i n t e r m e t á l i c o con 6% de Fe. El

e f e c t o qu e el f i e r r o ti e n e s o b r e las p r o p i e d a d e s del z i n c es un -

c o n t r o l de t a m a ñ o de g r a n o , el cu al d e p e n d e de la h i s t o r i a t é r m i c a

de la p i e z a . El e f e c t o m a y o r es p r o d u c i d o p o r las p a r t í c u l a s m á s -

p e q u e ñ a s , las c u a l e s son o b t e n i d a s c u a n d o el m e t a l es v a c i a d o d e s ­

de un a t e m p e r a t u r a en la q u e t o d o el f i e r r o e s t á en s o l u c i ó n líqui_

da. U n a p e r m a n e n c i a p r o l o n g a d a a t e m p e r a t u r a s i n f e r i o r e s a la de -

f u s i ó n da c o m o r e s u l t a d o la f o r m a c i ó n de p a r t í c u l a s m á s g r u e s a s . -

Las p a r t í c u l a s f i n a s p u e d e n c o a l e s c e r po r c a l e n t a m i e n t o de 3 6 hrs .

a 37 5 ° C ?

Las a d i c i o n e s d e c e r c a de 0 . 0 0 5 % de Fe a y u d a n en el c o n t r o l del ta^

m a ñ o de g r a n o d u r a n t e la l a m i n a c i ó n . A c o n c e n t r a c i o n e s m a y o r e s de

0 . 0 0 8 % d e Fe , és t e se p r e s e n t a en f o r m a de c o m p u e s t o i n t e r m e t á l i c o

f i n a m e n t e d i v i d i d o en to d a la mi c r o e s t r u c t u r a del z i n c l a m i n a d o

p r o d u c i e n d o i n c r e m e n t o en la d u r e z a y c o n s e c u e n t e m e n t e d i s m i n u c i ó n

d e la d u c t i l i d a d . Las p a r t í c u l a s m á s g r u e s a s no t i e n e n e f e c t o algu^

no. H a y e v i d e n c i a s de qu e el t a m a ñ o de p r e c i p i t a d o ó p t i m o p a r a el

m á x i m o e n d u r e c i m i e n t o no se o b t i e n e f á c i l m e n t e c u a n d o el c a d m i o es_

tá p r e s e n t e en el zi nc. F i n a l m e n t e , c u a n d o se p r e s e n t a en e x c e s o -

de 0 . 0 1 4 , el f i e r r o ca usa la f o r m a c i ó n de u n a p e l í c u l a de p r o d u c ­

tos de c o r r o s i ó n no d e s e a b l e s .

3

Page 10: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

E S T A Ñ O . La s o l u b i l i d a d al e s t a d o s ó l i d o en z i n c es b a j a y c o n t e n i ­

dos de 0 .001% p u e d e n p r o d u c i r una fa se e u t é c t i c a en el l í m i t e de -

g r a n o la cual f u n d e a p r o x i m a d a m e n t e a 200°C. D u r a n t e la l a m i n a c i ó n

en c a l i e n t e é s t o p u e d e r e s u l t a r en s e r i a s r u p t u r a s en el l í m i t e de

grano.

COB R E . A d e m á s , de las i m p u r e z a s n a t u r a l e s , el c o b r e es el e l e m e n t o

de a l e a c i ó n má s a m p l i a m e n t e u s a d o con el zinc. C o m o el c a d m i o , la

a d i c i ó n de c o b r e p r o d u c e un a m a y o r d u r e z a , r e s i s t e n c i a a la t e r m o -

f l u e n c i a y una m a y o r t e m p e r a t u r a de r e c r i s t a l i z a c i ó n . El c o b r e no

t i e n e e f e c t o s o b r e la r e s i s t e n c i a a la c o r r o s i ó n .

A L U M I N I O . P e q u e ñ a s c a n t i c a d e s de a l u m i n i o y m a g n e s i o del o r d e n de

0 . 9 % d i s m i n u y e n el t a m a ñ o de g r a n o p r o b a b l e m e n t e d e b i d o a q u e é s ­

tos se o x i d a n r á p i d a m e n t e y sus ó x i d o s p r o m u e v e n la r e c r i s t a l i z a - -

ci ó n y e v i t a n el c r e c i m i e n t o del gra n o .

T I T A N I O . P r e s e n t a un a s o l u b i l i d a d l i m i t a d a en el z i n c , f o r m a n d o un

c o m p u e s t o i n t e r m e t á l i c o ri c o en z i n c con un e u t é c t i c o en c e r c a de

0 . 1 1 % Ti, d i s m i n u y e el t a m a ñ o de g r a n o y e v i t a su c r e c i m i e n t o en -

el z i n c l a m i n a d o . T i e n e un e f e c t o p e q u e ñ o en la r e s i s t e n c i a y d u r £

za del z i n c l a m i n a d o , pe r o , a u m e n t a la r e s i s t e n c i a a la termofl uej i

cia e s p e c i a l m e n t e c u a n d o se a g r e g a con c o b r e .

C.- D e f o r m a c i ó n p l á s t i c a

El z i n c p u e d e s e r , t r a b a j a d o en dif e r e n t e s f o r m a s p o r t o d o s los

p r o c e s o s c o m ú n m e n t e u s a d o s en el c o n f o r m a d o de m e t a l e s . P u e d e s e r

l a m i n a d o , e x t r u í d o , e m b u t i d o , d o b l a d o , etc. en un a e s c a l a c o m e r - -

cial. A c o n t i n u a c i ó n s e d i s c u t e n los m e c a n i s m o s a s o c i a d o s en la d ¿

f o r m a c i ó n del zi nc los q u e e s t á n e s t r e c h a m e n t e a s o c i a d o s co n la e £

t r u c t u r a h e x a g o n a l c o m p a c t a 2 .

C. l E n d u r e c i m i e n t o p o r d e f o r m a c i ó n y r e c r i s t a l i z a c i ó n

En los m e t a l e s u n a c o n s e c u e n c i a de los m o v i m i e n t o s c r i s t a l o g n á

4

Page 11: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

fí e o s a s o c i a d o s c o n la d e f o r m a c i ó n p l á s t i c a a t e m p e r a t u r a a m b i e n t e

es un a u m e n t o en la d e n s i d a d de d i s l o c a c i o n e s q u e se r e f l e j a en el

m c r e r r e n t o de la e n e r g í a i n t e r n a a u m e n t a n d o los v a l o r e s de d u r e z a

y r e s i s t e n c i a . £1 m e c a n i s m o i n v o l u c r a d o es c o n o c i d o c o m o e n d u r e c i ­

m i e n t o p o r d e f o r m a c i ó n o e n d u r e c i m i e n t o p o r t r a b a j o .

La r e s t a u r a c i ó n del e s t a d o o r i g i n a l es l l e v a d a a c a b o p o r el r e c o ­

c i d o del me t a l e n d u r e c i d o a un a t e m p e r a t u r a en la cu al la recr is ta_

l i z a c i ó n t o m a l u g a r . E s t e p r o c e s o h a c e p o s i b l e o b t e n e r p r o d u c t o s -

de l a m i n a c i ó n p e r una s e c u e n c i a de d e f o r m a c i ó n en f r í o y r e c o c i d o .

Si n e m b a r g o , las p l a c a s de z i n c n o r m a l m e n t e no s e p r o d u c e p o r e s t e

o r o c e d i m i e n t o 2 .

El zi n c p u r o r e c r i s t a l i z a en o a b a j o de la t e m p e r a t u r a a m b i e n t e , -

m i e n t r a s la s o l u c i ó n s ó l i d a de Cd o Cu e l e v a la t e m p e r a t u r a d e re-

cri s tal i zaci ón , la m o v i l i d a d a t ó m i c a del z i n c a t e m p e r a t u r a ambieji

te d i f i c u l t a el e n d u r e c i m i e n t o p o r d e f o r m a c i ó n q u e p e r m i t a e s t a b l ^

c e r p r o c e d i m i e n t o s de c o n f o r m a d o p o r d e f o r m a c i ó n en f r í o y r e c o c i ­

do. El z i n c p u r c po>" e j e m p l o , c o m ú n m e n t e a l c a n z a un a c o n d i c i ó n de

e n d u r e c i m i e n t o p o r t r a b a j o en f r í o , q u e le p e r m i t e el d e s a r r o l l o -

e s p o r á d i c o de g r a n o s a l a r g a d o s d u r a n t e la l a m i n a c i ó n o e s t i r a d o .

M e d i a n t e el m a n e j o de la: t e m p e r a t u r a s y r e d u c c i o n e s de los p a s o s

f i n a l e s de l a m i n a c i ó n es c o m o en la p r á c t i c a c o m ú n se p u e d e n o b t e ­

n e r las p r o p i e d a d e s m e c á n i c a s d e s e a d a s en el p r o d u c t o final.

C . 2 M e c a n i s m o de d e f o r m a c i ó n en m o n o c r i s t a l e s de Zn.

El z i n c fue de los p r i m e r o s m e t a l e s en s e r e s t u d i a d o s con res-'

p e c t o a la m a n e r a en la cual se d e f o r m a n . El m e c a n i s m o p r i n c i p a l -

es el d e s l i z a m i e n t o s o b r e el p l a n o basal p r o d u c i e n d o la r o t a c i ó n -

del p l a n o , el cual es r e o r i e n t a d o a una p o s i c i ó n f a v o r a b l e p o r ma -

c 1 a j e 1 * 2 .

La d e t e r m i n a c i ó n de los e l e m e n t o s del p r o c e s o de d e f o r m a c i ó n g e n e -

5

Page 12: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

r a í m e n t e se e f e c t ú a p o r o b s e r v a c i ó n m i c r o s c ó p i c a de las m a r c a s q u e

se f o r m a n s o b r e la s u p e r f i c i e de los m o n o c r i s t a l es en p r e d e t e r m i n a

das o r i e n t a c i o n e s c u i d a d o s a m e n t e d e f o r m a d o s o p o r el a n á l i s i s de -

los c a m b i o s de o r i e n t a c i ó n p r o d u c i d o s d u r a n t e el c u r s o de la d e f o r

m a c i ó n . La e v i d e n c i a as í o b t e n i d a d e f i n e r i g u r o s a m e n t e el m e c a n i s ­

mo e n v u e l t o en la d e f o r m a c i ó n . A c o n t i n u a c i ó n se d e s c r i b e n las e t ¿

pas q u e i n t e r v i e n e n d u r a n t e la d e f o r m a c i ó n .

D e f o r m a c i ó n p o r d e s l i z a m i e n t o .

El d e s l i z a m i e n t o to m a l u g a r m o r c o r r i m i e n t o o d e s p l a z a m i e n t o de

los p l a n o s b a s a l e s (0001 ) en la d i r e c c i ó n c o m p a c t a £2110] , preseji

t a n d o 6 s i s t e m a s de d e s l i z a m i e n t o l 5 2 , 6 > 7 < E s t e c o m p o r t a m i e n t o es

c o n s i s t e n t e c o n la t e n d e n c i a g e n e r a l de los m e t a l e s pa ra d e s l i z a r ­

se s o b r e los p l a n e s de al ta d e n s i d a d a t ó m i c a . Ha s i d o h i p o t e t i z a d o

que el m o v i m i e n t o en ~a d i r e c c i ó n [ 2110 ] en r e a l i d a d es la r e s u l ­

t a n t e de un m o v i m i e n t o en z i g - z a g a 30 ° d e e s t a d i r e c c i ó n 2 . P o r s u ­

p u e s t o , es p o s i b l e q u e d e b i d o a las r e s t r i c c i o n e s de d e f o r m a c i ó n -

del z i n c pol i c r i s t a l ino y ba j o o t r a s t e m p e r a t u r a s de p r u e b a , o t r o 1;

s i s t e m a s de d e s l i z a m i e n t o p u e d a n h a c e r s e o p e r a t i v o s y de h e c h o se

ha e n c o n t r a d o una e v i d e n c i a i n c o n c l u s a de d e s l i z a m i e n t o s o b r e los

p l a n o s (2 1 1 0 ) en m o n o c r i s t a l e s a t e m p e r a t u r a s e l e v a d a s 2 .

R o t a c i ó n del p l a n o de d e s l i z a m i e n t o .

Si f u e r a p o s i b l e t e n s i o n a r un m o n o c r i s t a l si n las c o n s e c u e n c i a s en

la r e s t r i c c i ó n g e n e r a d a p o r las m o r d a z a s a p a r e c e r í a el d e s l i z a m i e n ^

to s i m p l e . S i n e m b a r g o , en la p r á c t i c a , las m o r d a z a s r e s t r i n g e n la

d e f o r m a c i ó n y f o r z a n a la p r o b e t a a d e f o r m a r s e a lo l a r g o de un

eje de e s f u e r z o . P a r a q u e el d e s l i z a m i e n t o o c u r r a en es tas c o n d i ­

ci o n e s es n e c e s a r i o que el p l a n o basal r o t e h a c i a el e j e de t e n - -

si ó n .

Es a p a r e n t e q u e la r o t a c i ó n d e b i d a al d e s l i z a m i e n t o p u e d e o c u r r i r

h a s t a una o r i e n t a c i ó n en la cual a l g ú n o t r o m o d o de d e f o r m a c i ó n -

tal c o m o el m a c l a j e es más f a v o r e c i d o . La r e o r i e n t a c i ó n p r o d u c i d a

6

Page 13: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

por el m a c l a j e p e r m i t e e n t o n c e s un m a y o r d e s l i z a m i e n t o en los s e g ­

m e n t o s m a c l a d o s 2 .

D e f o r m a c i ó n p o r m a c l a j e

El m a c l a j e en m o n o c r i s t a l e s de z i n c o c u r r e s o b r e uno de los p l a n o s

p i r a m i d a l e s ( 1012), c u a n d o se e j e r c e un e s f u e r z o c o m p r e s i v o en un a

d i r e c c i ó n n o r m a l al p l a n o b a s a ! o po r e s f u e r z o s de t e n s i ó n p a r a l e ­

los a la s u p e r f i c i e del p l a n o b a s a ! en la d i r e c c i ó n [lOÍl]. En --

c u a l q u i e r c a s o el r e s u l t a d o d e b i d o al m o l i m i e n t o de m a c l a d o es un a

r e o r i e n t a c i ó n de la red d e n t r o de un a p o s i c i ó n e q u i v a l e n t e a u n a -

r o t a c i ó n f í s i c a del b l o q u e de m a c l a d o a t r a v é s de un á n g u l o de - -

a p r o x i m a d a m e n t e 94°. En e s t a p o s i c i ó n , el p l a n o b a s a l de la m a c l a

es t á r e m o v i d o a p r o x i m a d a m e n t e 4 o d e s d e la p o s i c i ó n o r i g i n a l del

p l a n o p r i s m á t i c o (10 10). El m a c l a j e r e d u c e la a l t u r a del p r i s m a en

1% con un a u m e n t o en el ancho.

C.3 M e c a n i s m o de d e f o r m a c i ó n del z i n c p o l i c r i s t a l i no .

La r a c i o n a l i z a c i ó n de los e v e n t o s q u e o c u r r e n d u r a n t e la defo_r

m a c i ó n del z i n c p o l i c r i s t a l i no es o b t e n i d a de los c o n o c i m i e n t o s de

los e s t u d i o s r e a l i z a d o s en m o n o c r i s t a 1 e s . Las r e s t r i c c i o n e s impues_

tas po r los g r a n o s a d y a c e n t e s y las f o r m a c i o n e s e s p e c i a l e s q u e ocu^

r r e n en los l í m i t e s d e g r a n o c o m p l i c a n el a n á l i s i s . S i n e m b a r g o , -

es p o s i b l e o b t e n e r i n f o r m a c i ó n de la d e f o r m a c i ó n p o 1 i c r i s t a l i na a

p a r t i r de los m o n o c r i s t a l e s la cual a y u d a a la i n t e r p r e t a c i ó n del

c o m p o r t a m i e n t o del z i n c en a p l i c a c i o n e s p r á c t i c a s 2 .

E s t u d i o s r e a l i z a d o s con p o l i c r i s t a l es han m o s t r a d o 2 q u e en los gra_

nos i n d i v i d u a l e s se d e s a r r o l l a una e s t r u c t u r a de s u b g r a n o s , p a r t i ­

c u l a r m e n t e a t e m p e r a t u r a s e l e v a d a s y v e l o c i d a d e s de d e f o r m a c i ó n b.a

jas. O t r o s e s t u d i o s 2 h a n m o s t r a d o q u e el c a l e n t a m i e n t o y e n f r i a - -

m i e n t o del Zn p o l i c r i s t a l i no p r o d u c e d e f o r m a c i ó n de los g r a n o s i n ­

d i v i d u a l e s p o r los e s f u e r z o s c a u s a d o s d e b i d o a la a n i s o t r o p í a d e -

la e x p a n s i ó n t é r m i c a en la red c r i s t a l i n a del zi nc. E s t o s e s t u d i o s

r e v e l a n la i m p o r t a n c i a de las r e s t r i c c i o n e s i m p u e s t a s s o b r e el m o ­

7

Page 14: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

v i m i e n t o de los g r a n o s po r los g r a n o s a d y a c e n t e s , y a q u e un g r a n o

no p u e d e c a m b i a r de f o r m a si n a f e c t a r sus l í m i t e s . P o r lo t a n t o , -

la c o n s i d e r a c i ó n d e la f o r m a en q u e se d e f o r m a n los l í m i t e s de g r ¿

no es de s u m a i m p o r t a n c i a 2 ’7 .

El m e c a n i s m o de la d e f o r m a c i ó n del z i n c p o l i c r i s t a l i no se ve a ú n -

m á s c o m p l i c a d o c u a n d o se c o n s i d e r a el e f e c t o de la t e m p e r a t u r a la

cual p u e d e p r o d u c i r a c t i v a c i ó n de o t r o s s i s t e m a s de d e s l i z a m i e n t o

y la r e c r i s t a l i z a c i ó n de la e s t r u c t u r a . C u a n d o el z i n c es l a m i n a d o

en c a l i e n t e no se d e s a r r o l l a n los c r i s t a l e s en p o s i c i ó n de m a c l a r .

La e x p l i c a c i ó n p r o b a b l e de é s t o es qu e c u a l q u i e r m a c l a j e q u e p u e d a

o c u r r i r es s e g u i d o i n m e d i a t a m e n t e p o r la r e c r i s t a l i z a c i ó n de n u e ­

vos g r a n o s c u y a o r i e n t a c i ó n es s i m i l a r al g r a n o de la m a t r i z 2 .

D. T e x t u r a

La m a y o r í a de los m a t e r i a l e s pcli c r i s t a l i nos c o n t i e n e n g r a n o s -

con o r i e n t a c i o n e s r e t i c u l a r e s q u e no e s t á n al a z a r s i n o q u e e s t á n

a r r e g l a d a s en c i e r t o g r a d o a u n a o r i e n t a c i ó n p a r t i c u l a r o v a r i a s .

Lo s m a t e r i a l e s en los c u a l e s los g r a n o s e s t á n o r i e n t a d o s en u n a di_

r e c c i ó n p a r t i c u l a r s e d i c e q u e t i e n e n una o r i e n t a c i ó n p r e f e r e n c i a !

o t e x t u r a , q u e p u e d e s e r d e t e c t a d a por d i f r a c c i ó n de ra y o s X 5 .

La h i s t o r i a m e c á n i c a y t é r m i c a de una m u e s t r a d e t e r m i n a la n a t u r a ­

le z a de la t e x t u r a d e s a r r o l l a d a . La i m p o r t a n c i a de la t e x t u r a es -

d e b i d a a su e f e c t o s o b r e las p r o p i e d a d e s de los p r o a u c t o s comerci_a

les. Una m u e s t r a m e t á l i c a de g r a n o fin o en la cual los g r a n o s t e n ­

g a n una o r i e n t a c i ó n r e t i c u l a r al a z a r p o s e e r á p r o p i e d a d e s i d é n t i ­

cas en t o d a s las d i r e c c i o n e s , p e r o una m u e s t r a co n una o r i e n t a c i ó n

p r e f e r e n c i al ; es d e c i r , con p r o p i e d a d e s a n i s o t r ó p i cas p u e d e s e r die

s e a b l e o no d e p e n d i e n d o del uso e s p e c í f i c o del m a t e r i a l 8 .

D .l T e x t u r a s de d e f o r m a c i ó n

El f l u j o p l á s t i c o c a u s a una r e o r i e n t a c i ó n de la r e d c r i s t a l i n a

de los g r a n o s i n d i v i d u a l e s de un m a t e r i a l poli c r i s t a l i no y t i e n d e

8

Page 15: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

a d e s a r r o l l a r una t e x t u r a u o r i e n t a c i ó n p r e f e r e n c i a l en los g r a n o s ,

así co m o , el c a m b i o de la f o r m a de los g r a n o s . El p r o g r e s o de la -

r e o r i e n t a c i ó n es g r a d u a l ; el c a m b i o de o r i e n t a c i ó n p r o c e d e c o m o el

fl u j o p l á s t i c o c o n t i n u o , h a s t a q u e la t e x t u r a es a l c a n z a d a , la - -

cual es e s t a b l e aú n si el f l u j o c o n t i n ú a 5 . La t e x t u r a es t a m b i é n -

i n f l u e n c i a d a p o r la t e m p e r a t u r a de la m u e s t r a d u r a n t e la d e f o r m a ­

ci ó n , e s p e c i a l m e n t e si la t e m p e r a t u r a es lo s u f i c i e n t e m e n t e a l t a -

p a r a p e r m i t i r la r e c r i s t a l i z a c i ó n .

D.2 T e x t u r a s de r e c r i s t a l i z a c i ó n

En un a g r e g a d o p o l i c r i s t a l i n o d e f o r m a d o los g r a n o s u s u a l m e n t e

e x h i b e n o r i e n t a c i o n e s p r e f e r e n c i a l es o t e x t u r a s las c u a l e s s o n c a ­

r a c t e r í s t i c a s del m o d o de d e f o r m a c i ó n . C u a n d o tal a g r e g a d o es reco^

cido los g r a n o s r e c r i s t a l i z a d o s t a m b i é n p o s e e n un a o r i e n t a c i ó n pre^

f e r e n c i a l , q u e en m u c h o s ca sos es aún má s f u e r t e q u e la t e x t u r a de

d e f o r m a c i ó n 8 .

La t e x t u r a p u e d e d e b e r s e a:

1.- Los r e a r r e g l o s de las d i s l o c a c i o n e s ( p o l i g o n i z a c i ó n ) en los

g r a n o s d e f o r m a d o s .

2.- La r e c r i s t a l i z a c i ó n de los g r a n o s d e f o r m a d o s ( r e c r i s t a l i z a c i ó n

p r i m a r i a )

3.- El c r e c i m i e n t o s u b s e c u e n t e de los g r a n o s en el m a t e r i a l recris_

t a l i z a d o . F r e c u e n t e m e n t e el c r e c i m i e n t o del g r a n o e n v u e l v e so lamen^

te a uno s p o c o s g r a n o s (r e c r i s t a l i z a c i ó n s e c u n d a r i a ) .

H ay m u c h a s c l a s e s de t e x t u r a s de r e c r i s t a l i z a c i ó n a ú n e n t r e los m ¿

ta l e s de la m i s m a e s t r u c t u r a c r i s t a l i n a , y f r e c u e n t e m e n t e un m e t a l

t e n d r á d i f e r e n t e s t e x t u r a s c u a n d o las c o n d i c i o n e s de r e c o c i d o son

v a r i a d a s o, a ú n má s; p u e d e h a b e r dos t e x t u r a s c o e x i s t i e n d o en una

m u e s t r a 8 .

9

Page 16: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

La l a m i n a c i ó n d e b e t e n d e r a r o t a r el p l a n o de d e s l i z a m i e n t o de

los m e t a l e s h e x a g o n a l e s c o m p a c t o s h a c i a el p l a n o de la p l a c a l a m i ­

n a d a y de a c u e r d o con e s t a t e n d e n c i a la t e x t u r a p r e d o m i n a n t e es

a q u e l l a en la cual el p l a n o ba s a l p e r m a n e c e en o c e r c a n a m e n t e al -

p l a n o de l a m i n a c i ó n a u n q u e a l g u n a s m o d i f i c a c i o n e s han s i d o e n c o n ­

t r a d a s 5 .

El zi n c con una r e l a c i ó n ax ia ^ c/a = 1 . 8 5 6 t i e n e una t e x t u r a de l¿

m m a c i ó n en la cual p a r t e del m a t e r i a l t i e n e el p l a n o basal en el

p l a n o de la pl a c a . El eje h e x a g o n a l es e n c o n t r a d o f r e c u e n t e m e n t e -

i n c l i n a d o de 20 a 25° de la d i r e c c i ó n de l a m i n a c i ó n . La t e x t u r a s £

b r e la s u p e r f i c i e d i f i e r e , en g e n e r a l de a q u e l l a del i n t e r i o r y la

t e x t u r a p u e d e s e r m o d i f i c a d a p o r la a l e a c i ó n , la cual a l t e r a la -

c a n t i d a d de m a c l a j e . La f i g u r a 1 r e p r e s e n t a la f i g u r a de p o l o s d i ­

r e c t a p a r a el zi n c l a m i n a d o , la cual m u e s t r a la d i s t r i b u c i ó n de

los p o l o s del p l a n o ba s a l s o b r e la s e c c i ó n t r a n s v e r s a l de la placa,

o b s e r v á n d o s e u n a m a y o r d e n s i d a d de po los t a n t o en las c e r c a n í a s a

la d i r e c c i ó n n o r m a l de la p l a c a (A), co m o en las c e r c a n í a s a la di_

r e c c i ó n no r m a l a la s e c c i ó n t r a n s v e r s a l (B), q u e en el r e s t o de la

s e c c i ó n (C). Dirección

Normal

D.3 Te x t u r a de los metales he xa go na le s compactos.

DirecciónTransversal

F i g . l F i g u r a de p o l o s d i r e c t a p a r a el z i n c l a m i n a d o

10

Page 17: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

Un a f i g u r a de p o l o s m u e s t r a la d i s t r i b u c i ó n de un a d i r e c c i ó n

c r i s t a l o g r á f i c a s e l e c c i o n a d a , r e l a c i o n a d a a c i e r t a d i r e c c i ó n er. la

m u e s t r a . Los d a t o s de t e x t u r a t a m b i é n p u e d e n s e r r e p r e s e n t a d o s en

la f o r m a de una f i g u r a de p o l o s i n v e r s a , q u e m u e s t r a la d i s t r i b u ­

ción de una d i r e c c i ó n s e l e c c i o n a d a en la m u e s t r a r e l a c i o n a d a a los

eje s del c r i s t a l . La p r o y e c c i ó n p l a n a p a r a u n a f i g u r a de p o l o s i n ­

v e r s a es p o r lo t a n t o , un a p r o y e c c i ó n e s t á n d a r del c r i s t a l , del

cual s o l a m e n t e el t r i á n g u l o u n i t a r i o e s t e r e o g r á f i c o n e c e s i t a s e r -

m o s t r a d o 1*. La f i g u r a 2 m u e s t r a la f i g u r a de p o l o s de un m e t a l cúbi_

co, en la q u e se m u e s t r a la d i s t r i b u c i ó n o d e n s i d a d de p o l o s , q u e

fue m e d i d a en la s i g u i e n t e fo r m a : un p a t r ó n de d i f r a c c i ó n del p o l ­

vo de la p l a c a fue c o r r i d o en un d i f r a c t ó m e t r o p o r el m é t o d o usual,

lo m i s m o se r e a l i z ó con la p l a c a . La i n t e n s i d a d de c u a l q u i e r re- -

f l e x i ó n h k 1 r e l a c i o n a d a a la i n t e n s i d a d de la m u e s t r a no o r i e n t a d a

( p o l v o ) es e n t o n c e s p r o p o r c i o n a l a la f r a c c i ó n de v o l u m e n de los -

g l a n o s t e n i e n d o sus p l a n o (hkl ) p a r a l e l o s a la s u p e r f i c i e de la

p l a c a o a la f r a c c i ó n de v o l u m e n de los g r a n o s t e n i e n d o la n o r m a l

de la p l a c a p a r a l e l a a la n o r m a l de los p l a n o s ( h k l ) ; es d e c i r , en

la f i g u r a 2 la p r o b a b i l i d a d de q u e la " o r m a l de la p l a c a sea p a r a ­

le la a la d i l e c c i ó n [lll| es 3.97 ve ces la p r o b a b i l i d a d n o r m a l . -

D a t o s s i m i l a r e s p a r a la d i r e c c i ó n de l a m i n a c i ó n , p o r e j e m p l o , so n

o b t e n i d o s d e s d e la s u p e r f i c i e n o r m a l a la d i r e c c i ó n de l a m i n a c i ó n .

E. Figura de polos inversa.

Fi g. 2 F i g u r a de p o l o s i n v e r s a de una p l a c a de a c e r o

11

Page 18: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

De a c u e r d o con la r e f e r e n c i a 5 la d i s t r i b u c i ó n o d e n s i d a d de p o l o s

p u e d e s e r e v a l u a d a como:

D o n d e :

P h k £ = d e n s i d a d de po l o s

^hk-d = i n t e n s i d a d de las r e f l e x i o n e s hkl de la p l a c a

Irh k £ = i n t e n s i d a d de las r e f l e x i o n e s hk l del p o l v o

n = n ú m e r o total de r e f l e x i o n e s

F. L a m i n a c i ó n del zin c.

Las m e z c l a s c o m e r c i a l e s de z i n c pa ra los d i f e r e n t e s p r o d u c t o s

l a m i n a d o s s o n f u n d i d a s en h o r n o s ti p o r e v e r v e r o . E s t o s h o r n o s p u £

de n s e r de ga s, p e t r ó l e o o c a r b ó n . La t e m p e r a t u r a del me t a l en

los h o r n o s es m a n t e n i d a en un r a n g o de 4 0 0 ° C a 5 1 0 ° C d e p e n d i e n d o

de la c o m p o s i c i ó n 2 . En e s t e m i s m o r a n g o de t e m p e r a t u r a , el m e t a l

es vaci a d o en mol d e s .

Los l i n g o t e s p a r a p l a c a s s o n c a l e n t a d o s de 180 a 2 4 0 ° C (350 - 4 5 0 °

F ) 1’ 2 ’ 9 p r e v i o a la l a m i n a c i ó n p r i m a r i a con r e d u c c i o n e s de 8 a 30%.

P a s o s l i g e r o s s o n r e q u e r i d o s en el c o m i e n z o del c i c l o de l a m i n a - -

ci ón y las r e d u c c i o n e s so n i n c r e m e n t a d a s c o n f o r m e el m e t a l es lami_

na do. A t e m p e r a t u r a s m a y o r e s a 2 4 0 ° C el g r a n o c r e c e , s i e n d o é s t o -

e s p e c i a l m e n t e c r í t i c o p a r a m a t e r i a l e s q u e s e r á n s u j e t o s a o p e r a c i £

nes de e m b u t i d o p r o f u n d o .

El l a m i n a d o final de las p l a c a s de Zn en o r d e n p a r a a l c a n z a r la s -

ó p t i m a s p r o p i e d a d e s m e c á n i c a s y f í s i c a s del m a t e r i a l l a m i n a d o s e -

r e a l i z a a t e m p e r a t u r a s i n i c i a l e s de 50 a 1 8 0 ° C ( 1 2 5 a 3 5 0 ° F ) 1 ’ 2 ’ 9

12

Page 19: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

con r e d u c c i o n e s de 15 a 4 5 % d e p e n d i e n d o del a n á l i s i s y ti p o de m o

lin o u s a d o . Las c a r a c t e r í s t i c a s f í s i c a s s o n c o n t r o l a d a s princi pa] _

m e n t e p o r el a n á l i s i s del m e t a l , p e r o el c o n t r o l de la t e m p e r a t u ­

ra y r e d u c c i ó n de los p a s o s f i n a l e s s o n n e c e s a r i o s p a r a a s e g u r a r

la c a l i d a d u n i f o r m e de la p l a c a t e r m i n a d a 2 .

Se e n c o n t r ó 1 q u e el r e c o c i d o p o s t e r i o r de la p l a c a l a m i n a d a s o l a ­

m e n t e p r o d u c í a un l i g e r o a u m e n t o en la f o r m a b i l i d a d .

13

Page 20: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

III DESARROLLO EXPE RI ME NT AL

D e n t r o del p r e s e n t e t r a b a j o se r e a l i z a r o n p r u e b a s p r e l i m i n a ­

res u t i l i z a n d o unas p a s t i l l a s de z i n c de 3 cm. de d i á m e t r o y 3 m m

de e s p e s o r co n la s i g u i e n t e c o m p o s i c i ó n q u í m i c a ( m a t e r i a l No. 1)

0 . 0 4 6 8 % Cd

0 . 1 2 8 7 % Pb

0 . 0 0 0 3 % Cu

0 . 0 0 8 3 % Fe

B a l a n c e Zn

Las p a s t i l l a s se l a m i n a r o n en un m o l i n o d u o - r e v e r s i b l e con un diá

m e t r o de r o d i l l o s de 2 0 . 3 2 cm. (8 p u l g a d a s ) y con una c a p a c i d a d -

de 40 t o n e l a d a s . La r e d u c c i ó n se ll e v ó a c a b o s i n l u b r i c a n t e s a

t e m p e r a t u r a a m b i e n t e , se e m p l e a r o n 3 pa s o s de l a m i n a c i ó n de 15 , 3 0

y 45% de r e d u c c i ó n , l l e g a n d o a un e s p e s o r fi nal de 1.8 mm.

Se t o m a r o n p r o b e t a s an t e s y d e s p u é s de c a d a pa s o de l a m i n a c i ó n

t a n t o p a r a su a n á l i s i s m e t a l o g r á f i c o co m o p a r a su a n á l i s i s p o r dj_

f r a c c i ó n de r a y o s X p a r a e v a l u a r la d e n s i d a d de po l o s de los p r i £

c i p a l e s p l a n o s c r i s t a l o g r á f i c o s y así d e t e r m i n a r la t e x t u r a g e n e ­

rada. Es to s e r e a l i z ó u t i l i z a n d o un d i f r a c t ó m e t r o m a r c a S h i m a d z u ,

m o d e l o X D - 3 A con r a d i a c i ó n de cobre. F i n a l m e n t e , a cada p r o b e ­

ta se le m i d i ó la d u r e z a v i c k e r s u t i l i z a n d o una c a r g a de 1 K g .

P o s t e r i o r m e n t e , d e n t r o de es t e e s t u d i o p r e l i m i n a r se p r o c e d i ó a -

d e f o r m a r al z i n c a p a r t i r de un l i n g o t e ( m a t e r i a l No. 2) con la -

s i g u i e n t e c o m p o s i c i ó n q u í m i c a :

0 . 0 3 5 % Pb

0 . 0 2 8 % Cu

0 . 0 9 9 % Fe

B a l a n c e Zn

14

Page 21: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

Un l i n g o t e del m a t e r i a l No. 2 fue f o r j a d o y l a m i n a d o a p r o x i m a d a ­

m e n t e a 200° C , sin t e n e r un c o n t r o l p r e c i s o de la t e m p e r a t u r a d u ­

r a n t e la d e f o r m a c i ó n . La f o r j a se r e a l i z ó en una p r e n s a h i d r á u l i -2 2

ca co n una c a p a c i d a d de 4 . 2 2 K g / m m (6000 I b / p u l g ) h a s t a t e n e r -

una p l a c a de 16 m m de e s p e s o r . P o s t e r i o r m e n t e , la p l a c a se l a m i n ó

h a s t a l l e g a r a un e s p e s o r de 5 m m a p a r t i r de la cual se r e d u j o a

un e s p e s o r fina l de 2.8 m m en 4 p a s o s y 12% de r e d u c c i ó n en c a d a

u n o .

A c o n t i n u a c i ó n , en cada pa s o de l a m i n a c i ó n se t o m a r o n p r o b e t a s pa_

ra m e t a l o g r a f í a y d ureza.

Es t a s p r u e b a s p r e l i m i n a r e s pa ra el cas o del m a t e r i a l No. 1 y p a r a

el m a t e r i a l No. 2 p r e s e n t a r o n una m i c r o e s t r u c t u r a no h o m o g é n e a

con g r a n o s i r r e g u l a r e s y una g r a n v a r i a c i ó n del t a m a ñ o de g r a n o ,

co m o se p u e d e o b s e r v a r en la f i g u r a 3, así m i s m o los r e s u l t a d o s -

de la d i f r a c c i ó n de ray os X no m o s t r a r o n a l g u n a t e n d e n c i a o corre^

l a c i ó n con r e s p e c t o al m e c a n i s m o de d e f o r m a c i ó n . Esto se d e b e a -

que d u r a n t e el p r o c e s o de c o n f o r m a d o no se c o n t r o l ó la t e m p e r a t u ­

ra, s i e n d o é s t a un f a c t o r d e t e r m i n a n t e en e s t e p r o c e s o 2 .

Pa r a s o l u c i o n a r e s t e p r o b l e m a se u t i l i z ó una c á m a r a a m b i e n t a l co n

una c a p a c i d a d de c a l e n t a m i e n t o de h a s t a 3 0 Ü ° C q u e p e r m i t i ó el con^

trol de la t e m p e r a t u r a de t r a b a j o .

Pa r a e s t u d i a r el e f e c t o de la c é d u l a y de la t e m p e r a t u r a de l a m i ­

n a c i ó n la e x p e r i m e n t a c i ó n se p l a n e ó co m o se m u e s t r a en la t a b l a 1, en d o n d e se e s p e c i f i c a n t a n t o las c o n d i c i o n e s de f o r j a com o las -

de l a m i n a c i ó n , el t i e m p o de e m p a p e fue de 15 m i n u t o s y se t o m a r o n

40 m i n u t o s pa r a a l c a n z a r la t e m p e r a t u r a . Así m i s m o , en la t a b l a 1

se p r o p o r c i o n a n los pa s o s de l a m i n a c i ó n en q u e se t o m a r o n las prjD

be tas p a r a el a n á l i s i s de d i f r a c c i ó n de r a y o x X, m e t a l o g r á f i c o y

de du r e z a . T a m b i é n se t o m a r o n m u e s t r a s de la p l a c a co n e s p e s o r d e

8 mm pa r a t e n e r una r e f e r e n c i a del e s t a d o m e t a 1o g r á f i c o a n t e s de

la l a m i n a c i ó n . Es i m p o r t a n t e a c l a r a r qu e en la c o n d i c i ó n de l a m i ­

15

Page 22: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

n a c i ó n 5S, 5 p a s o s de l a m i n a c i ó n y una t e m p e r a t u r a de l a m i n a c i ó n

de 2 5 ° C , se u t i l i z ó un m a t e r i a l d i f e r e n t e ( m a t e r i a l No. 3) q u e en

las o t r a s c i n c o c o n d i c i o n e s ( m a t e r i a l No. 2). La c o m p o s i c i ó n q u í ­

m i c a del m a t e r i a l No. 3 es la s i g u i e n t e .

0 . 0 8 1 % Cd

1 . 7 7 5 % Pb

0 . 0 9 7 % Cu

0 . 0 8 1 % Fe

B,al an e e Zn

La t a b l a 2 e s p e c i f i c a la i d e n t i f i c a c i ó n q u e se di ó a ca d a una de

las p r o b e t a s p a r a f a c i l i t a r su m a n e j o en los a n á l i s i s s u b s e c u e n ­

tes .

Los di f r a c t o g ra m a s o b t e n i d o s se u t i l i z a r o n p a r a d e t e r m i n a r la dein

s i d a d de p o l o s de los p l a n o s c r i s t a l o g r á f i c o s co n m a y o r i n t e n s i ­

da d de d i f r a c c i ó n , ( 1 0 1 1 ) , ( 0 0 0 2 ) , ( 1 0 1 0 ) , (1012) y ( 1 0 1 3 ) . E s t a

d e n s i d a d de p o l o s se c a l c u l a d i v i d i e n d o la i n t e n s i d a d i n t e g r a d a -

de un p l a n o ( h k l ) , es d e c i r , el ár e a b a j o la c u r v a del p i c o

de d i f r a c c i ó n , e n t r e la i n t e n s i d a d i n t e g r a d a del m i s m o p l a n o pa r a

una m u e s t r a en p o l v o de z i n c , I r » ^ d e n o m i n á n d o s e a la d e n s i d a d

de p o l o s com o

La m e t a l o g r a f í a se r e a l i z ó en la f o r m a e s t a n d a r i z a d a , p r e p a r á n d o ­

se t a n t o la s e c c i ó n t r a n s v e r s a l co m o la l o n g i t u d i n a l y el r e a c t i ­

vo de a t a q u e q u í m i c o fue una s o l u c i ó n de la s i g u i e n t e c o m p o s i c i ó n

qu ími c a :

20 gr c^o

3 gr N a 2S0

100 mi h 2 o

En la s e c c i ó n l o n g i t u d i n a l de ca d a una de las c o n d i c i o n e s de lami

16

Page 23: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

n a c i ó n se d e t e r m i n ó el t a m a ñ o de g r a n o m e d i a n t e el m é t o d o de i n ­

t e r c e p c i ó n l i n e a l . La m i c r o e s t r u c t u r a p r e s e n t a d a p o r la c o n d i c i ó n

de l a m i n a c i ó n 5S se a n a l i z ó en el m i c r o s c o p i o e l e c t r ó n i c o de b a ­

r r i d o d e b i d o a q u e e s t a p r e s e n t a b a c i e r t o s p r e c i p i t a d o s .

Las p r u e b a s f í s i c a s r e a l i z a d a s c o n s i s t i e r o n en t o m a r d u r e z a - - -

V i c k e r s , a p l i c a n d o un k i l o g r a m o de car g a . Las p l a c a s l a m i n a d a s

del ú l t i m o p a s o se s o m e t i e r o n a e n s a y o s E r i c h s e n y de e m b u t i d o

p r o f u n d o u s a n d o un s u j e t a c h a p a s con c a r g a de 100 kg.

17

Page 24: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

F i g . M i c r o e s t r u c t u r a s d e la s p l a c a s lamina^

d a s d e z i n c de l o s m a t e r i a l e s No. 1 y

2. S e c c i ó n L o n g i t u d i n a l .

18

Page 25: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

T A B L A 1

Cond¿cCone¿ de temperatura para la ¡¡orja lj lam-tnac-cón, aiZ como -

del número de paioi de lam-i.naci.6n y loi pasoi en que ¿e tomaron -

probeta* pasta l a andl,L&/.Í realizador.

T E M P E R A T U R A °C

L I N G O T E F o r j a L a m i n a c i ó n N 2 de N2 de oaso en que se -h a s t a 8 m m P a s o s tomó probeta para aná-

1 isis

8, 9

1S 200 a 215 175 5 2, 3, 4, 5

2S 200 a 215 175 9 1, 2, 3, 5, 7,

3S 200 a 215 100 5 2, 3, 4, 5,

4S 200 a 215 100 9 2, 4, 6, 8, 9

5S 200 a 215 25 5 2, 4, 5

6S 200 a 215 25 9 2, 4, 6, 8 , 9

T A B L A 2

Ident-c^-ccac^Sn de lai pA.obe.tai de eitud^o

L I N G O T E S

1S 2S 3S 4S 5S 6SNH de p a s o

1 2A

2 1A 2B 3A 4 A 5A 6A3 IB 2C 3B -

4 1C - 3C 4B 5B 6B

5 10 2 D 30 5C

6 4C 6C

7 2E

8 2F 4D 6D

9 2G 4E 6E

19

Page 26: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

A c o n t i n u a c i ó n se p r e s e n t a n los r e s u l t a d o s de las m e t a l o g r a ­

fías de los di f e r e n t e s pa s o s s e l e c c i o n a d o s en ca d a una de las d i ­

f e r e n t e s c o n d i c i o n e s de l a m i n a c i ó n . La f i g u r a 4 m u e s t r a las m i c r £

e s t r u c t u r a s de la s e c c i ó n t r a n s v e r s a l p a r a el p a s o i n i c i a l , un pa^

so i n t e r m e d i o y el p a s o final de 5 p a s o s de l a m i n a c i ó n pa ra las -

t e m p e r a t u r a s de l a m i n a c i ó n de 175, 100 y 2 5 ° C (1S, 3S y 5$). La -

f i g u r a 5 m u e s t r a las mi c r o e s t r u c t u r a s de la s e c c i ó n l o n g i t u d i n a l

para las m i s m a s c o n d i c i o n e s a n t e r i o r e s . En la f i g u r a 6 se p r e s e n ­

tan las mi c r o e s t r u c t u r a s del p a s o i n i c i a l , dos p a s o s i n t e r m e d i o s ,

y el p a s o final de 9 pasos de l a m i n a c i ó n p a r a las t e m p e r a t u r a s de

l a m i n a c i ó n de 175, 100 y 25 ° C ( 2 S , 4S y 6S), a s i m i s m o en la f i g u ­

ra 7 se m u e s t r a n las m e t a l o g r a f í a s de la s e c c i ó n t r a n s v e r s a l c o ­

r r e s p o n d i e n t e s a es t a s c o n d i c i o n e s . En la t a b l a 3 se dan los tama,

ños de g r a n o p r o m e d i o para ca d a uno de los p a s o s f i n a l e s de t o d a s

las c o n d i c i o n e s de l a m i n a c i ó n . E s t o s se g r a f i c a n c o n t r a la t e m p e ­

r a t u r a de l a m i n a c i ó n pa ra c a d a una de las c é d u l a s de l a m i n a c i ó n -

de 5 y 9 p a s o s , e s t o se m u e s t r a en la f i g u r a 8 .

La f i g u r a 9 m u e s t r a la m i c r o e s t r u c t u r a o b t e n i d a p a r a la c o n d i c i ó n

de l a m i n a c i ó n 5S y el m a p e o del p l o m o po r rayos X r e a l i z a d o en el

m i c r o s c o p i o e l e c t r ó n i c o de b a r r i d o .

En las t a b l a s de la 4 a la 9 se m u e s t r a n los v a l o r e s p r o m e d i o de

d u r e z a V i c k e r s en los d i f e r e n t e s p a s o s de las c o n d i c i o n e s d e lami_

n a c i ó n 1S, 2S, 3 S , 4S, 5S y 6S r e s p e c t i v a m e n t e , asi m i s m o , e s t o s

da tos son r e p r e s e n t a d o s en les f i g u r a s de la 10 a la 15 g r a f i c á n -

do s e la d u r e z a V i c k e r s c o n t r a el p o r c e n t a j e de r e d u c c i ó n .

Po r o t r o lad o, las tablas 10, 11, 12 y 13 p r o p o r c i o n a n los da t o s

de la c a r g a a p l i c a d a y la p r o f u n d i d a d de p e n e t r a c i ó n del e n s a y o -

E r i c h s e n r e a l i z a d o en las p l a c a s l a m i n a d a s de los p a s o s f i n a l e s -

para las c o n d i c i o n e s de l a m i n a c i ó n 1S, 2S, 5S y 6$ r e p r e s e n t á n d o ­

se g r á f i c a m e n t e la ca r g a a p l i c a d a c o n t r a la p r o f u n d i d a d de p e n e —

IV RESULTADOS

20

Page 27: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

tración para éstas en las figuras de la 16 a 19.

En e s t e m i s m o o r d e n se p r e s e n t a n los d a t o s de la c a r g a a p l i c a d a y

de la p r o f u n d i d a d de p e n e t r a c i ó n p a r a las d i f e r e n t e s c o n d i c i o n e s

de l a m i n a c i ó n en las t a b l a s 14, 15, 16 y 17 r e p r e s e n t á n d o s e gráfj_

c a m e n t e en las f i g u r a s 20 a 23.

En las f i g u r a s 24 y 25 se m u e s t r a n las p r o b e t a s E r i c h s e n y las

p r o b e t a s de e m b u t i d o con los v a l o r e s de c a r g a m á x i m o s y las p r o ­

f u n d i d a d e s m á x i m a s o b t e n i d a s par a ca da un a de las c o n d i c i o n e s .

Po r o t r o lado , los v a l o r e s de la d e n s i d a d de p o l o s p a r a los pí a —

nos (0002 ), ( 1010) , (1012) y a d i f e r e n t e s p o r c e n t a j e s de r e d u c c i ó n

de las c o n d i c i o n e s 1S, 3S y 5S se dan en las t a b l a s 18, 19 y 20,

es t o s r e s u l t a d o s se m u e s t r a n g r á f i c a m e n t e en la m i s m a f o r m a en -

1 as f i g u r a s 26 , 27 y 28.

En u n a f o r m a s i m i l a r a la a n t e r i o r se p r e s e n t a n los da t o s de d e n ­

s i d a d de polos y p o r c e n t a j e s de r e d u c c i ó n p a r a las c o n d i c i o n e s de

l a m i n a c i ó n 2S, 4S y 6S en las t a b l a s 21, 22 y 23, los cu a l e s e s ­

tán g r a f i c a d o s en las f i g u r a s 29, 30 y 31.

F i n a l m e n t e , en las f i g u r a s 3 2 , 3 3 y 34 se g r a f i c a la d e n s i d a d de -

p o l o s del p a s o final de l a m i n a c i ó n c o n t r a la t e m p e r a t u r a ae l a m i ­

n a c i ó n a p a r e c i e n d o una c u r v a pa ra la c é d u l a de l a m i n a c i ó n de 5 pa_

sos y o t r a p a r a la de 9 pa s o s

21

Page 28: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

MICROESTRUCTURAS TRANSVERSALES( 5 PASOS )

175 °C 100 °C 25 °C

2 7 %

57%

Fig. 4 Microestructuras de la sección transversal5 pasos de reducción.

Page 29: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

MICROESTRUCTURAS LONGITUDINALES( 5 P A S O S )

175 °C 100 ° C 25 <*c

Fig. 5 Microestructuras de la sección longitudinal5 pasos de reducción.

Page 30: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

MICROESTRUCTURAS LONGITUDINALES( 9 P A S O S )

175 «C <00 °C 2 5 »c

Fig. 6 Microestructuras de la sección longitudinal9 pasos de reducción.

15 >

ae %

Sil

Page 31: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

i r.

M ICROESTRUCTURAS TRA NSVERSALES(9 P A S O S )

175 “C 100 “C as°c

Fig. 7 Microestructuras de la sección transversal9 pasos de reducción.

Page 32: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

T A B L A 3

Va.tcA.zi dzl -tamaño dz gAanc pAomzd-to lzi pa-ío {¡inal zn m¿CA.ai, ob

t z m d o poA. zl método dz -cntzAczpción l-cnzal paAa cada cídula dz -

laminación y lar d-t^ZAznizi tzmpzA.atuA.ai dz tA.abajo.

T a m a ñ o de g r a n o p r o m e d i o (u)

T e m p e r a t u r a ('C) 5 pa sos 9 pasos

8 . 2 4

9 . 2 2

12 . 0 4

* No se pu d o d e t e r m i n a r

25

100

175

*

11.16

1 2 . 7 3

26

Page 33: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

TAMA

ÑO DE «RANO PROMEDIO f S

)

F l f 8 «refloí ét lámate d» jroao pnwiwüo dsl pose final teatro ttmptritjra d> toninoe l¿ a .

27

Page 34: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

F i g . 9 M i c r o e s t r u c t u r a s y a n á l i s i s q u í m i c o

p o r d i s p e r s i ó n de r a y o s X p a r a el -

p l o m o . T e m p e r a t u r a de l a m i n a c i ó n -

2 5 ° C y 5 p a s o s de r e d u c c i ó n .

28

Page 35: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

T A B L A 4

Re.iu.ltad.o-i dz du.no.za VíckzA. obtzn-tdoi de ac.uo.xdo al poncentajz de.

xzducc-ión de la placa con^oxmada a 175°C y zn 5 pa-io-ó dz xzduc- -

c-cón.

P r o b e t a D u r e z a V i c k e r s I R e d u c c i ó n

I n i c i a l 4 0 . 3 0

1A 3 5 . 7 2 7 . 5

IB 3 5 . 5 40 .0

1C 3 5 . 8 5 7 . 5

ID 35 . 3 6 2 . 5

T A B L A 5

Re¿ilitado i dz duxzza Vi ckzxi obtznido-i de acuz-ido al poKczntaj z -

dz -reducción dz la placa confioAntada a J7 5 ° C y zn 9 paio¿ de Azduc

ción.

P r o b e t a D u r e z a V i c k e r s % R e d u c c i ó n

I n i c i a l 3 8 . 8 0

2 A 3 6 . 9 6 . 82B 3 8 . 0 15.0

2C 38 . 9 2 2 . 5

2 D 3 8 . 3 3 8 . 7

2E 38. 9 52 . 5

2F 3 5 . 8 5 7 . 5

2G 4 2 . 2 6 2 . 5

29

Page 36: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

T A B L A 6

R íiaZtadoi de duntza. V ^ c k z m obtznidoi de. ac.azn.do al ponczntaje -

de. Ke.du.aci6n de. la placa confionmada a 100°C y en 5 paioi de nzduc

ción.

P r o b e t a D u r e z a V i c k e r s % R e d u c c i ó n

I n i c i a l 3 8 . 8 0

3A 3 7 . 8 2 2 . 5

3B 3 9 . 6 3 7 . 5

3C 3 6 . 9 51 . 2

3D 3 9 . 6 6 2 . 5

T A B L A 7

Rebultado* de du.Ae.za V i c k e m obtznidoi de. acuzndo ai poncentaj e. -

dz nzducción de ¿a placa con^onmada a 1 0 0 ° C y zn 9 pa¿o¿ de neduc

ción.

P r o b e t a D u r e z a V i c k e r s % R e d u c c i ó n

I n i c i a l 3 8 . 8 0

4A 3 8 . 1 13 . 7

4B 4 2 . 8 28 . 1

4C 3 7 . 7 4 1 . 2

4D 3 8 . 0 54 . 3

4E 3 9 . 0 62 . 5

30

Page 37: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

T A B L A 8

R e i u l t a a ' i de dureza V-tc.ke.AA obten+doA de acuerdo al porcentaje - de reducción de la placa conformada a 25° C y en 5 paA o A de reduc-

C L Í ñ .

P r o b e t a D u r e z a V i c k e r s % R e d u c c i ó n

Inicial 63 . 5 05A 65 . 5 25 . 0

5B 58.0 5 0 . 0

5C 6 8 . 3 62. 5

T A B L A 9

R e í a ItadoA de dureza V-tckerA obtenido A de acuerdo al pcrcentaj e - de reducc-cón de la placa conformada a 25°C y en 9 paioA de r e d u c ­

ción.

P r o b e t a D u r e z a V i c k e r s % R e d u c c i ó n

In i c i a l 3 8 . 8 0

6A 3 7 . 3 15 . 0

6B 37 . 9 2 7 . 5

6C 36 .7 4 1 . 2

6D 38 .1 5 5 . 0

6E 3 8 . 5 6 2 . 5

31

Page 38: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

DURE

ZA

VICK

ERS

(HV)

DU

REZA

VI

CKER

S (Ht

)80

70

•0

SO 4 0

90

20

10

0-0 10 2 0 SO 4 0 SO «O

% Rídaoclc*

Fig 10 Brátlc* <f« derua Viciare oo«fra% d t r t iu c d ó i T u a p tr t i i t i* 179* y 8 )>««=« d» r*d<*¡ci«i

ao

70'

to­

te

4 0

50

» ■

10

o0 10 2 0 50 4 0 8 0 e o

% R ED U CC ION

m .t l4 r d f l « * d« dwr«id vlck*r* o*ntr«% d«r*due«l¿R T * a f« ra t it r s l7 8 * C y 8 p o * o « d» rudus?lito

32

Page 39: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

DURE

ZA

VICK

ERS

(HV)

DU

REZA

VI

CKER

S (H

V)

Hg.12 Src'fiM da d u r a » « icH r i contra % é t r t i ueeio» Tanparatura IOO*C jf S pato* d« raduccirfu.

Fl». I38r4flca 4i duraia «kkari centra % 4a rtduesloa Taavaratura KX)*Cj»po»o« da r aducción

O 10 20 30 40 SO «O%Ro4mmI¿«

3 3

Page 40: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

DURE

ZA

VICK

ERS

(HV)

DU

REZA

VI

CKER

S (H

V)

30 4 0% Rt4i

r a 14 Sro'fico da dyraio Viciara contra % de raduccf&in<a££f3!urs £¡3*5 j 0 poaoa da ratíueci^t

«O

70

60

30

40

JO

20

I O

O

F l | . 15 a r ó f lc s de duraas «lotera oontro% da raduaolo’e Tanpa ro lu ro i í ° C ¡soaoe da redaoelán .

O 1 0 20 JO < 0 80 SO% Sedüeolio

34

Page 41: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

T A B L A 10

Re.6ultado¿ obtenido* dzl c m a y o

a 175°C y 5 pa¿c4 de. k educción.

C a r g a a p l i c a d a (ton)

0.6

1.0

1.21.5

2.0

2 . 1

2 . 1

2 . 1

1.7

1.4

Ek -lchícn de. la placa con^oAmada -

P r o f u n d i d a d (mm)

0 . 2 0

3. 30

4 . 8 0

6 . 7 5

1 0 . 2 5

1 1 . 4 5

13. 10

15 . 4 0

18 . 3 0

19 . 2 0

35

Page 42: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

T A B L A 11

Rniu.tta.doi obtznidoi dzl e m a y o

a 7 7 5 0 C y 9 paioi dz xzdacc-cón.

C a r g a a p l i c a d a (ton)

0. 5

0.81.0

1.5

2 . 0

2 . 2

2.2

2 . 2

2 . 2

1.8

1.4

Ei-tchizn dz la placa con^o-imada -

P r o f u n d i d a d (mm)

0 . 1 5

1.85

3 . 7 5

6 . 8 0

1 0 . 0 0

1 2 . 0 5

1 3 . 1 5

1 4 . 8 0

1 5 . 8 0

1 8 . 4 0

20. 50

36

Page 43: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

T A B L A 12

Rziultadci obtzrUdoi del zniayo Eiichizn dz la placa, ecniosimada.

a. 2 5 °C y 5 paioi dz leducc-tón.

C a r g a a p l i c a d a (ton) P r o f u n d i d a d (mm)

0 . 8 0 . 2 0

1.0 0 . 6 5

1.5 3. 4 5

2.0 5. 50

2 . 4 7. 4 5

2.5 7. 90

2 .8 9 . 7 5

2 9 1 0 . 8 5

3 0 1 2 . 0 5

3.0 1 4 . 3 0

37

Page 44: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

T A B L A 13

Remita, do i obte.nid.CA del zniaijc E m c h A c n de la plac\ co ■ <OKirada

a 25°C y 9 paioA de Kedixc.ZA.6n.

C a r g a a p l i c a d a (ton) P r o f u n d i d a d (mm)

0 . 7 0 . 2 5

1 . 0 2 . 4 5

1.2 3. 85

1.5 5.6 0

1.8 7.2 0

2. 0 8.50

2.2 1C.30

2 . 3 11 55

2 . 4 12.60

2. 3 14 . 3 5

2 .0 17 . 5 0

1.7 1 8 . 3 5

38

Page 45: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

CARG

A AP

LICAD

A (T

oo)

CAM

A

?rofvadt&d {mm)

Fiq. 16 Qrrsíi043 d« eerge an jeada coaíro profundidad de¿ «i««yo fr te fe sa T íe^ crífa ts I75®C f 6 pesos do r«4fo4c*á

Profundidad (Mm) f! 9 17 Snffica ds ocrQ^ apllccda c-enfrc profundidad da/ enea ya

C rícíw«í Tbfcparaftirf |7&®Cy 9 paooa do rtóucoWb.

39

Page 46: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

CANS

A AP

LICA

DA

(ten)

CA

NOA

APLI

CADA

( T

on.)

r ¡ * lS .O ro fica da carga ap lioada contra profundidad

deleeseyo Erícete» Temperatura 23*C y 8 posos de radueelée.

n g . I9flréftc« é»cargo aplicada centro prcfuwíldad M aneayo CrfehMfl Temperatura 22'Z ] 9 poaoa d e r e é e o ó * .

40

Page 47: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

T A B L A 14

R z m l t a d o A cbterudoA del enrayo dz embutido pxo^undo de. la

consumada. a 175°C y 5 paiOA de. Aeducc-cón.

C a r g a a p l i c a d a (ton) P r o f u n d i d a d (mm)

0 . 5 0 . 2 0

1.0 1.25

1.5 2. 5 0

2. 0 3. 6 5

2. 5 4 . 8 5

3. 0 6. 1 5

3.5 8 . 3 5

3. 5 1 0 . 3 5

3.4 10 . 7 5

3.0 1 1 . 6 5

2.5 12 . 5 5

2. 0 1 3 . 1 5

1.6 13 . 4 0

placa

41

Page 48: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

T A B L A 15

R&iultadoi o b t e n i d a del eniayo de embutido pAoÁundo da la

c onfionmada a 175°C y 9 pasoi de Abducción.

C a r g a a p l i c a d a (ton) P r o f u n d i d a d (mm)

1.0 1.0

1.5 2. 1 0

2 . 0 3.20

2.5 4.30

3 . 0 5.55

3.5 6. 9 5

3.9 9 . 1 5

4. 0 9. 5 5

3.9 10.7 5

3.4 11.80

3. 0 12 . 4 5

2 . 5 13.10

2 . 0 13.60

1.7 13 .90

placa

42

Page 49: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

T A B L A 16

Re s u l t a d a cbtznidoi dzl z m a y o dz embutido pxo{¡undo dz la

ccii^cimaaa a 25°C y 5 p a ¿ a dz xzduccA.cn.

C a r g a a p l i c a d a (ton) P r o f u n d i d a d (mm)

1.0 0 . 1 5

1.5 0 . 5 0

2.0 0 . 9 5

2.5 1. 45

3.0 2 . 2 5

3.5 3 . 2 0

4 . 0 4 . 2 5

4. 5 5 . 4 5

4 . 8 7 . 0 0

4.8 8 . 1 0

4 . 8 9 . 7 5

4 . 5 10.30

4.0 1 0 . 7 5

3.5 11 . 0 0

3.0 11 . 2 0

2. 5 11 . 3 0

2 .0 11 . 8 0

placa

43

Page 50: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

T A B L A 17

Rm u ltadoi o b t e n i d a del e m a y o de. embutido pxojundc de. ta plaza

con^oxmada a 25°C y 9 paioi de fiedaczión.

C a r g a a p l i c a d a (ton) P r o f u n d i d a d (mm)

1.0 0. 50

1.5 1.60

2 .0 2. 65

2.5 3. 70

3.0 4 . 8 5

3.5 6 . 1 5

4.0 8 . 35

4. 1 9. 3 0

4.0 9 . 9 0

3.5 1 1 . 3 0

3.0 12. 25

2.5 1 2 . 9 0

2 .0 13. 20

1.6 13.70

44

Page 51: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

CANG

A AP

LICA

DA

(Ton

.) CA

NSA

APLIC

ADA

(ton

.)4

-f--------1-------- (-------- 1-------- 1-------- 1-------- Hí 4 6 8 10 12 14

Profu«didod ( * * .)

Fig 20 StVfica d« cargo opJJeoda oontra profundidad d t l •moyo d t m b t iM o profunda. T it ip tro f iii» 170% f S p a jo i (fe rtduoeión.

0 $ 4 « • ¡O ¡í ¡4P rofund idad (mm.)

r . j 21 Orófioa d« carga (p ilcada contra profundidad d*t u n o yo. d iM tbu tld o profundo.T tm ptra lura l79*y9paut d t rtduotlfe .

45

Page 52: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

CARO

* AP

LICA

DA

(Ton

.) CA

RGA

APLI

CADA

(T

on.)

F tg 33 flro 'fieo d* ca rgo ap licado contra profundidad d i l enea yo da embutido.Temperatura 25*C ySpaeoa d» reducción .

F ig 23 G rá f ic o da carga a p licada contra profund idad dal eneoyo da antutldo profundo.Temperatura 2S*C y • poeoe da redweolrfa.

46

Page 53: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

PRUEBAS ER ICHSEN

Fig. 24 Pr o b e t a s del e n s a y o E r i c h s e n con va l o r e s m á x i m o s de carga a p l i c a d a (ton) y p r o f u n d i d a d (mm) p a r a cada c o n d i c i ó n de

lami naci ón.

Page 54: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

PRUEBAS DE EMBUTIDO •

Fig. 25 P robetas del e n s a y o de E m b u t i d o P r o f u n d o con v alores de ca rg a m á x i m a (ton) y p r o f u n d i d a d (mm) para cada con d i c i ó n de la minación.

Page 55: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

T A B L A 18

altado-i obte.nA.dvi de d e n u d a d de poloi con xeipecto al poAcentaj e

de xedacción paKa el plano {0002) de -La placa con¿oAmada en 5 paioi

de fLedu.c.c.i6n a 175°, 1000 y 25° C

T E M P E R A T U R A 1 7 5 ° C T E M P E R A T U R A 1 0 0 ° C T E M P E R A T U R A 2 5 ° C

D e n s i d a d de po 1 os % Re d.

D e n s i d a d de p o l o s

% Red .D e n s i d a d de

p o l o s% R e d

2 . 2 9 0 . 0 . 9 6 0 . 0 . 7 0 0 .

0 . 9 2 2 7 . 5 0 .88 22. 5 0 . 2 3 2 5 . 0

0 . 6 5 4 0 . 0 2 . 8 1 3 7 . 5 10 .20 5 0 . 0

1. 70 5 7 . 5 1. 35 5 1 . 2 1 . 12 6 2 . 5

8 . 9 3 6 2 . 5 5. 16 6 2 . 5

Page 56: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

T A B L A 19

cnO

Re¿ u.ltado¿ obtznidoi dz dzmida.d dz poloi con fte.ipzc.to al pofic.znta.jz

de reducción pafia zl plano [1010] dz la placa con¿ofimada zn 5 paioi . de fizducctón a 175°, 100°y 25°C

T E M P E R A T U R A 1 7 5 ° C T E M P E R A T U R A 1 0 0 ° C T E M P E R A T U R A 2 5 ° C

D e n s i d a d de pol os

% Red.D e n s i d a d de

pol osX Red . D e n s i d a d de

pol os % R

1 . 9 9 0 . 0. 33 0 . 0 . 4 0 0 .0. 56 2 7 . 5 0 . 6 0 2 2 . 5 0 . 16 2 5 . 0

0 .6 6 4 0 . 0 1 . 3 4 37. 5 1. 15 5 0 . 0

7 . 0 9 5 7 . 5 1 . 2 5 5 1 . 2 1 .11 6 2 . 5

1. 50 6 2 . 5 2 .00 6 2 . 5

Page 57: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

T A B L A 20

cnM

Reiultadoi obte.nA.doi de d e m í d a d de poloi con fieipecto ai poficentaje

dz fie.ducci6n pafia e¿ piano {10 12) de la placa con(,ofimada e n 5 paioi

de fieducc¿6 n a 115° , 100° y 2 5° C

T E M P E R A T U R A 1 7 5 ° C T E M P E R A T U R A 1 0 0 ° C T E M P E R A T U R A 2 5 ° C

D e n s i d a d de pol os

% Re d .D e n s i d a d de

pol os% Red. D e n s i d a d de

p o l o s% R e d

3 . 6 1 0 . 0. 39 0 . 0 . 8 0 0 .

1 . 0 8 27. 5 0. 76 2 2 . 5 0 . 4 4 2 5 . 0

1.00 4 0 . 0 1 . 5 7 37. 5 1 . 4 8 5 0 . 0

1 . 20 57. 5 1 . 6 5 5 1 . 2 1 . 2 3 62 . 5

1 . 5 5 6 2 . 5 1 . 9 4 62. 5

Page 58: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

DENS

IDAD

DE PO

LOS.

Fig.26Sraftca do d« n ild a d d i potos co n tra% d t reducción dat p)ono (0002!. 5 p o so» d a rtducción.

F ltn O rá t lo t da dwitldod da polea contra % da raduoelea dal plano tlO ÍO ) 8 poasa da radgoolcn.

52

Page 59: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

DENS

IDAD

DE

POLO

S

Fl«.¡seráfica de densidad d« poto» contra % dt reduelo'» del piase (1012} ¡ p e t a s d i reducción

% ReduccldaF lg29 Sra'fíca de deneided de pela centra % dereduoclon del

P la ta (0002) í patee de redvcoieíi.

53

Page 60: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

T A B L A 21

R m u l t a d o i obtzn-tdoi d e d ensidad d e polo i c o n SLZipzcto al p o x c e n t a j e

dz Aeduc.c.¿ón pafia e.1 pla.no [0 0 0 2 ] de la placa coYi^otimada en 9 p c u o A

d e r e d u c c i ó n a 175 °, 100° y 2 5° C

T E M P E R A T U R A 1 7 5 ° C T E M P E R A T U R A 1 0 0 ° C T E M P E R A T U R A 2 5 ° C

D e n s i d a d de pol os

% Red . • D e n s i d a d de p o l o s

% R e d D e n s i d a d de p o l o s

% R e d

0 . 9 6 0 . 0 . 9 6 0 . 0. 96 0 .1 . 1 6 6 . 8 2 . 0 7 1 3 . 7 6 . 9 0 15.

1 . 35 1 5 . 0 6 . 0 6 28. 1 6 . 4 0 2 7 . 5

0 . 5 9 22. 5 4 . 2 1 4 1 . 2 2 . 6 0 4 1 . 2

0 . 1 7 3 8 . 7 4. 54 54. 3 4 . 4 4 5 5 . 0

0 . 7 3 52. 5 2 . 5 0 6 2 . 5 1. 56 6 2 . 5

1 . 4 0 57. 5

1 . 0 5 62. 5

Page 61: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

T A B L A 22

Rziultadoi obtznA,do¿ dz dzniÁdad de puto.i c o n Aospzcto ctí punce ntaj z

dz Azduce-tón pa.ia zl plano [ 1 ol 0) de Ha pfaca con g o m a d a en 9 pasoi

de Azdu.ccA.6n a 175°, 100°i/ 25 °C

T E M P E R A T U R A 1 7 5 ° C T E M P E R A T U R A 1 0 0 ° C T E M P E R A T U R A 2 5 ° C

D e n s i d a d de pol os

% Re d.D e n s i d a d de

pol os% Red.

D e n s i d a d de p o l o s

% R e d

0 . 3 3 0 . 0. 33 0 . 0. 33 0 .

0 . 6 5 6 . 8 0. 36 1 3 . 7 2 . 0 6 1 5 . 0

0 . 8 1 1 5 . 0 1. 6 3 2 8 . 1 1 . 4 4 2 7 . 5

0 . 4 1 2 2 . 5 0. 99 4 1 . 2 1 . 7 8 4 1 . 2

0 .2 0 3 8 . 7 0 . 7 1 54. 3 0. 74 5 5 . 0

1 . 4 0 52. 5 1. 13 62 . 5 0 . 7 3 6 2 . 5

0. 74 5 7 . 5

1 .22 62. 5

Page 62: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

T A B L A 2 3

Re.6u.Zta.do6 obte.nj.do6 de den6-cdad de poCo6 con Aeipecto aZ porcentaje de Aeducc-tón paAa eZ pZano l!0l2) de Za pZaca cúnfioAmada en 9 paioi

de A educción a 175° _, 100° y 25°C

T E M P E R A T U R A 1 7 5 ° C T E M P E R A T U R A 1 0 0 ° C T E M P E R A T U R A 2 5 ' C

D e n s i d a d de pol os

% R e d .D e n s i d a d de

p o l o s% R e d .

D e n s i d a d de po los

% R e d

0. 38 0 . 0 . 3 8 0 . 0. 38 0 .

0 . 8 4 6. 8 0 . 2 8 1 3 . 7 2 . 1 5 1 5 . 0

0 . 7 0 1 5 . 0 0 . 9 6 28. 1 1 . 2 8 2 7 . 5

0 . 6 3 2 2 . 5 1. 38 4 1 . 2 1 . 7 1 4 1 . 2

0 . 2 6 38. 7 1. 38 54. 3 0 . 9 8 5 5 . 0

1 . 7 6 52. 5 1 . 1 5 6 2 . 5 1 . 0 9 6 2 . 5

1 . 0 5 5 7 . 5

1 . 5 1 6 2 . 5

Page 63: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

DENSIDAD Dt

POLO

S OCMSIOAD DE

POLO

S

% Rráiccíd»

R g jo íro f ie a d s ¿«roldad de poloi contra % de reducción

4*1 fita» dolo) 8 petos de redúcelo).

P if . 31 Srátloa de d e n tM de pokt contra % d« raducokís del pla*o(IOÍ2) 9 p w u de rsdw o lo s .

57

Page 64: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

DENS

IDAD

DE

POLO

S DE

NSID

AD

DE PO

LOS

Tatsevsturs l*C)

íl>32 írtfie* i » 4sn»Wal to petos ú*i püsvíiM cen'ra tenesrotas. Ptooo 1000213sSjwaea U re&silí»

n » 3 3 Sra'fl#« * daaaMed <• / ole* dtl ? °* ° th»l «entra Itaparakira. Ha»o{ IO iO ).Sr 9 poaoa daraduceJoA.

58

Page 65: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

DENSIDAD DE

POtOS

Teraptirolwa (*C)34S r¿ flo o do <J«iildQd d« ooios d«! poso (n a l c«ntrs

to js^ fííim í-F lo ro (1012). S j Spcsos 4c rís&Msiáa

59

Page 66: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

V DI SCUSION DE RESULTADOS

En las figuras de la 4 a la 7 se observa que la m i c r o e s t r u c ­

tura está constituida por granos eq ui axiales ho mogéneos en dónde

la va riación del tama ño de g r a n o es mí ni ma como se puede ver g r á ­

ficamente en la figura 8 en donde el tama ño de grano aumenta al

a u mentar la temperatura. La ho mo ge n e i d a d en el tamaño de g r a n o --

muy p r o b ab le me nt e se debe a la r e c r i s t a 1 ización durante la lamina

ción. Lo an terior no co ncuerda para la m i c r o e s t r u c t u r a ob te n i d a -

en la condición 5S correspondí'ente a 25°C y 5 pasos de l a mi na ci ón

en donde la m i c r o e s t r u c t u r a está constituida por pr ec ip i t a d o s de

plomo, orientados en la d i r e cc ió n de laminación, lo que se compro

bó por el análisis de di sp e r s i ó n de rayos X en el m i c r o s c o p i o

e l e c t r ó n i c o de barrido. La di sm in uc ió n en la p r o f un di da d de p e n e ­

trac ión y el aumento en la carga para el en sa yo Erichsen y de e m ­

butido profundo se deben a la presencia de los pr ec ip i t a d o s de -

plomo, lo que concuerda con lo encont ra do en las r e f e r e n c i a s 1' 2 .

Las gr áficas de dureza contra el porcentaje de reducción, figuras

10 a 15, mu es tr an que p r á c t i c a m e n t e la dure za no varia con el po_r

centaje de reducción aún en el caso de laminación a te mp e r a t u r a -

ambiente; es decir, el zinc no presenta un en d u r e c i m i e n t o por d e ­

fo rmación debido a su baja temp er at ur a de r e c r i s t a 1 i z a c i ó n . Para

todas las condiciones de laminación, exce pt o para la co ndición 5S

la dureza en el paso final f l uc tú a de 35 a 40 H V , lo que c o n c u e r ­

da con los valores ob tenidos por otro trabajo , de 35 a 45 HV p a ­

ra te mp eraturas de laminación de 70 a 100°C y porcentajes de r e - -

ducc ión de hasta 80%. La prob et a 5S tiene una dureza en el paso -

final de laminación de 68.3 HV, que es muy alta comparada con las

otras cond iciones. Sin em bargo, este aumento puede e x pl ic ar se por

la p r e s en ci a de los p r e c i p i t a d o s de plomo los que e n d u re ce n por

di sp er si ón de pa rtículas finas en la ma tr iz de z i n c 10.

Los valores de la carga ap li ca da y p r o f un di da d de p e n e t r a c i ó n -

60

Page 67: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

máximos (figs. 24 y 25) obtenidos durante el ensa yo Eric hsen y el

ensayo de embutido son si milares para todas las cond iciones de

mi na c i ó n exce pt o para la condición de laminación 5 S ; es decir,

p r á c t i c a m e n t e no hay di ferencia en la f o r m a b i l i d a d de cada una de

las co nd iciones de laminación lo que conc ue rd a con la ho mo ge ne i- -

dad en el tamaño de grano y los valores de dureza disc utidos ante^

rior mente. Por otro lado, la ma yo r carga, la m e n o r p r o f un di da d y

el aspecto de la frac tura registrados para la condición de 1 a m i n ¿

ción 5S también se atribuye al cont en id o m a y o r de plomo, el cual

de acue rd o con los resultados tiene un efecto nocivo sobre las

pr op iedades de e m b u t i b i 1 i d a d .

C o m p a r a t i v a m e n t e los resultados obtenidos de pr of undidad de p e n e ­

tración del ensa yo Erichsen son mayores a los que se o b tu vi er on -

en la r e f e r e n c i a 11, siendo la principal d i fe re nc ia entre ambo s, -

la h o m o g e n e i d a d de la m i c r o e s t r u c t u r a del pr es e n t e trabajo c o n s e ­

guida por el control de la te mp er at ur a dura nt e la lami nación.

Las figu ras 26 a 31 de densidad de polos contra el po rc e n t a j e de

r e ducción no m u es tr an una tendencia clara o alguna c o r r el ac ió n -

con re sp ec to al me c a n i s m o de de fo r m a c i ó n seguido desde el punto -

de vista de la estructura cristalina. Sin embargo, en las figuras

32, 33 y 34 se observa en general, que p r á c t i c a m e n t e la d e n s i d a d

de polos no varia grandemente con la t e m p er at ur a de l a mi na ci ón de

las cédulas de laminación de 5 y 9 pasos, lo cual concuerda con -

los resultados de tama ño de grano, dureza, carga y pe n e t r a c i ó n

tanto del ensayo de Erichsen como del embu ti do , discutidos a n t e ­

riormente.

61

Page 68: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

VI. C O N C L U S I O N E S

En el pr es en te trabajo se llegó a las siguientes conc lusiones:

1.- La t e m p e r a t u r a y cédula de laminaci5n no tien en influencia --

m a r c a d a sobre la f o rm ab il id ad de la aleación de zinc empleada.

2.- Para obtener una buena f o rm ab il id ad de las plac as laminadas es

ne cesario m a n t e n e r un control estricto de la temperatura d e n ­

tro de un rango p r e e s t a b l e c i d o durante el proc es o de c o n f o r m a ­

do de las placas de zinc.

3.- El plomo disminuye la embutibi 1 iaad de las plac as de zinc por

el aume nt o de la dureza de la ma tr iz de zinc.

6 2

Page 69: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

B I B L I O G R A F I A

1.- De r r i c o t t R.T. y Wright J.C.

"Press F o r m ab il it y of C o m m e r c i a l - P u r i t y Zinc Strip",

Sheet Metal Industries, Novi em br e 1966, p. 845-856.

2.- M a t h e w s o n C. H.

"Zinc, the Science an T e c h n o l o g y of the Metal, its Alloys

and Compounds".

Edit. H a f n e r P u bl is hi ng Company Inc, 1979, 2a. impresión.

3.- Fuller M.L. y Edmunds G.,

"Crystal Or ie ntations Deve lo pe d by Pr og r e s s i v e Coid Rolling

of an Allo ye d Zinc".

Zn-Pb, Num. 11, Feberero 1934, p. 146-157.

4.- Culiity B. D.

"Elements of X-Ray D i f f r a c t i o n " .

Edit. A d d i s o n - w e s l e r , 1978, 2a. edición.

5.- Barret C. y Massalski T. B.

"Structure of Metals"

Edit. Pergamon Press, 1980, 3a. edic ión revisada.

6.- Redd-Hill R. E.

"Principios de M e ta lu rg ia Física". Edit. CECSA 19 Ed.

7.- Moffat, W.G., Hayden, W. y Wulff, J.

"Propiedades Mecáni ca s, Ciencia de Materiales".

Vol. III, edit. Limusa, 1978.

8.- Honeycombe, R. W. K.

"The Plástic Deformation of Metals".

Edit. Edward Arnold, 1980, 4a. reim presión.

63

Page 70: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

9.- ZINCON

"Zinc Sheet pr od uc ed on New Line at London Zinc Mills,

B n n s d o w n " .

Lond on zinc Mills LTD., 1968.

10. - Di e t e r , 6. E .

" M e c h a m c a l Me ta llurgy"

Edit. Me. Gr aw-Hill, 2a. edic., 1976.

11.- B a l m o r i - R a m í r e z , H. López Hirata, V. y Mitani, Y.

"Metal 1urgical Factors Affecting The F o r m a b i l i t y of Rolled

Zinc Polycristal Sheets".

Co nf erencias de Ad va n c e d Te chnology of Pl as ti ci ty ,

Vol. 1, Tokyo, Japó n, 1984, p. 651-653.

6 4

Page 71: ANALISIS DE LA FORMALIDAD DEL ZINC.”

AG R A D E C I M I E N T O S

Por el apoyo y co la boración en la re al iz ac ió n del pres ente tr a­

bajo, ex ti en do mi más sinc ero a g r a d e c i m i e n t o a los profesores:

M. en C. Victor Manuel López Hirata, al Dr. Vosh it o Mitani N.,

al M. en C. Heberto Balmori R. y al Ing. Jorge E. Ar a u j o 0.