PROCESADO POR DEFORMACIÓN
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- Juan Francisco Morales Toro
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1 PROCESADO POR DEFORMACIÓN Válvulas de freno hidráulico Componentes electrónicos de aluminio, cuerpos de válvulas de acero y componentes de latón Cuerpos de cilindro de freno
2 PROCESADO POR DEFORMACIÓN 8 l ε = dl l = ln l = ln(1 + ε ) l l Intervalo elástico Intervalo plástico 8 F F l σ = = = σ (1 + ε ) A A l e, % Tensión nominal, s, MPa R m Curva de descarga Fractura Tensión real, σ, MPa Comienzo de la estricción s, MPa Alargamiento, e, % Deformación real, ε, %
3 PROCESADO POR DEFORMACIÓN r = h -h f /h Deformación, ε Vel.Gen. Deformación Forja Ln h /h f (V m /h -h)(lnh /h f ) Laminado 2/ 3 Ln h /h f ε[v/[r(h -h f )] 1/2 ] Extrusión 2/ 3 Ln h /h f (2v/D i D f )2lnD i /D f
4 VARIACIONES EN EL CONFORMADO ESTRUCTURALES Son las referentes a los fenómenos de restauración, recristalización y precipitación. Los dos primeros, restauración y recristalización pueden ocurrir de forma tanto estática como dinámica. Cuando un material se deforma plásticamente, los granos se deforman provocando la generación de dislocaciones que aumentan en densidad a medida que se incrementa el grado de la deformación, pasando de encontrarse como dislocaciones aisladas, figura A, a formar marañas de dislocaciones, figura B, para terminar formando estructuras celulares de dislocaciones, figura C
5 VARIACIONES EN EL CONFORMADO ESTRUCTURALES A B C
6 LA VELOCIDAD GENERALIZADA DE DEFORMACIÓN Se puede definir la velocidad generalizada de deformación de una probeta o pieza de espesor determinado, de longitud inicial h y dimensión después de la deformación h, mediante la expresión: e =d[ln(h/h )]/dt este valor no coincide con el de la velocidad de desplazamiento del cabezal de la maquina de ensayos o de la prensa de estampado o forja, ni con la velocidad de los rodillos de una laminadora o con el desplazamiento de material extruido en una extrusora.
7 LA VELOCIDAD GENERALIZADA DE DEFORMACIÓN v = ε L. exp(. ε t) longitud 16 y = * e^(-1.532x) R= C intervalo
8 Modelos de deformación El modelo teórico de ley potencial, prescindiendo de otras consideraciones, parte de unos ensayos, realizados sobre un material, los cuales. nos han proporcionado un conjunto de resultados, ( ε, ε, σ, T ), podemos representarlos en un sistema tridimensional o bien, como es más habitual, representar para cada temperatura la velocidad de deformación frente a las tensiones, en ejes logarítmicos. ε = K( T ) σ n
9 MODELOS DE DEFORMACIÓN K 755 K K 866 K Vel, s σ (MPa) Fig.2 Datos del Aluminio según ley potencial, (n=5)
10 MODELOS DE DEFORMACIÓN En esta situación la ecuación fenomenológica que mejor se ajusta a datos experimentales de amplios rangos de recorridos en las variables es la conocida ecuación de Garofalo ε = A e Q / RT sinh n ( α σ ) A partir de la cual, se puede obtener el factor de rendimiento en el conformado hj de la siguiente forma: 1 σ Q n ηj Aexp sinh( ασ ) dσ. RT = σ ε Que permite construir mapas de rendimiento en el conformado en los que se representan contornos de η J constantes.
11 MODELOS DE DEFORMACIÓN η J 1 σ Q/ RT n = Ae sinh( ασ) dσ σε
12 Simulación de procesos industriales Compresión-tracción Torsión
13 APLICACIÓN EN MAGNESIO Ensayos de compresión rápida y tracción, en probetas longitudinales y transversales. Las velocidades están comprendidas entre 1 y 2 s-1, Curvas tensión deformación para T=575 K y velocidades de deformación,728, 2 y 8.7 s-1
14 APLICACIÓN EN MAGNESIO Inversa de la sensibilidad a la velocidad de deformación n=1/m, para diferentes temperaturas en C, y velocidad de deformación,726 s-1
15 APLICACIÓN EN MAGNESIO Ecuación de Garofalo para la fluencia plástica Evolución de log(a) frente a la deformación. Evolución de Q frente a deformación.
16 APLICACIÓN EN MAGNESIO Evolución de n frente a deformación. Evolución de α frente a deformación
17 APLICACIÓN EN MAGNESIO Mapa que presenta las zonas de máxima estabilidad en temperaturas y velocidades de deformación, para deformación,1.
18 APLICACIÓN EN MAGNESIO Zona de máxima estabilidad y línea de máxima estabilidad para la deformación,1
19 APLICACIÓN EN MAGNESIO ZK3 ZK 3 Pieza Estampada en Bruto de Forja 1 μm Longitudinal interior Longitudinal centro 1 μm
20 APLICACIÓN EN MAGNESIO ZK3 1 μm ZK 3 disolución a 48ºC Longitudinal centro
21 APLICACIÓN EN MAGNESIO ZK3 Tensión [MPa] Transversal 3 C Tensión [MPa] Transversal 461 C 2 1 Tensión [MPa] Deformación Longitudinal 3 C Tensión [MPa] Deformación Longitudinal 461 C Deformación Deformación
22 APLICACIÓN EN MAGNESIO ZK3 transversales longitudinales [ s -1 ] strain rate Tensión [MPa] comparación longitudinal/transversal
23 APLICACIÓN EN MAGNESIO ZK3 A partir de los valores de ambos tipos de ensayo se ha calculado la ecuación de Garofalo zk3 Q= A=6'399E1 n=4'92 α='131 n='998 r= ln Z ln Sinh '13σ
24 APLICACIÓN EN MAGNESIO ZK3 Los parámetros obtenidos proporcionan los siguientes mapas de conformado ETA1 Rendimiento relativo
25 APLICACIÓN EN MAGNESIO ZK DMLE Estabilidad mecánica
26 APLICACIÓN EN MAGNESIO ZK C DSLE Estabilidad entrópica ne Exponente del mecanismo rector Los ensayos sobre probetas extraídas en forma transversal y longitudinal poseen diferentes propiedades mecánicas (inferiores en sentido transversal), pero su respuesta se unifica a la temperatura propuesta para forja (38-39 C)
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