PROCESADO POR DEFORMACIÓN Válvulas de freno hidráulico

Componentes electrónicos de aluminio, Cuerpos de cilindro de freno Visita Técnica empresas FEMEVAL cuerpos de válvulas de acero y 06/05/2011 componentes de latón

PROCESADO POR DEFORMACIÓN l

σ=

dl l ε = ∫ = ln = ln(1 + ε ) l l0 l0

e, %

Intervalo plástico

80

m

60 Fractura 40 Curva de descarga 20

00

Comienzo de la estricción

60

s, MPa

R

Tensión real, σ, MPa

Tensión nominal, s, MPa

Intervalo 80 elástico

F F l = = σ (1 + ε ) A A0 l0

40

20

20 40 60 Alargamiento, e, % 06/05/2011

80

0

0

20 40 60 Deformación real, ε, %

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80

PROCESADO POR DEFORMACIÓN

Deformación, ε

Vel.Gen. Deformación

Forja

Ln h0/hf

(Vm/h0-h)(lnh0/hf)

Laminado

2/√3 Ln h0/hf

ε[v/[r(h0-hf)]1/2]

Extrusión

2/√3 Ln h0/hf

(2v/DiDf)2lnDi/Df

r = h0-hf/h0

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VARIACIONES ESTRUCTURALES EN EL CONFORMADO • 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

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VARIACIONES ESTRUCTURALES EN EL CONFORMADO

A

B

C

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LA VELOCIDAD GENERALIZADA DE DEFORMACIÓN • Se puede definir la velocidad generalizada de deformación de una probeta o pieza de espesor determinado, de longitud inicial h0 y dimensión después de la deformación h, mediante la expresión: e =d[ln(h/h0)]/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.

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LA VELOCIDAD GENERALIZADA DE DEFORMACIÓN .

.

v = ε L0 exp(ε t ) 15.000

150.00

0.0100000 13.500

135.00

0.020000 12.150

121.50

0.030000 10.935

109.35

0.040000 9.8415

98.415

0.050000 8.8570

88.570

0.060000 7.9710

79.710

y = 14.996 * e^(-1.0532x) R= 1 14 12

C

10 longitud

0.0000

16

8 6

0.070000 7.1740

71.740

0.080000 6.4570

64.570

0.090000 5.8110

58.110

0.10000

5.2300

52.300

1.0000

0.0004

0.004

0.20000

1.8233

18.233

4 2 0 0

2

4

6 intervalo

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8

10

12

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 06/05/2011

n

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MODELOS DE DEFORMACIÓN 0.01 533 K 755 K 644 K 0.001

Vel, s

-1

866 K

0.0001

0.00001

0 0

1

10

100

σ (MPa) Fig.2 Datos del Aluminio según ley potencial, (n=5)

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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 − Q / RT n  ⋅ sinh (α ⋅ σ ) ε = A⋅e

A partir de la cual, se puede obtener el factor de rendimiento en el conformado hJ de la siguiente forma: 1 σ  Q  n ( ) A ηJ = sinh ασ dσ exp −   ∫ .  RT  0

σε

Que permite construir mapas de rendimiento en el conformado en los que se representan contornos de ηJ constantes. 06/05/2011

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MODELOS DE DEFORMACIÓN 1 σ − Q / RT n sinh( ασ ) dσ ηJ = ∫ Ae σε 0

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Simulación de procesos industriales

Compresión-tracción

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Torsión

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APLICACIÓN EN MAGNESIO Ensayos de compresión rápida y tracción, en probetas longitudinales y transversales. Las velocidades están comprendidas entre 0’1 y 20 s-1,

Curvas tensión deformación para T=575 K y velocidades de deformación 0,728, 2 y 8.7 s-1

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APLICACIÓN EN MAGNESIO

Inversa de la sensibilidad a la velocidad de deformación n=1/m, para diferentes temperaturas en C, y velocidad de deformación 0,726 s-1

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APLICACIÓN EN MAGNESIO Ecuación de Garofalo para la fluencia plástica

Evolución de log(A) frente a la deformación. Evolución de Q frente a deformación.

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APLICACIÓN EN MAGNESIO

Evolución de n frente a deformación. Evolución de α frente a deformación

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APLICACIÓN EN MAGNESIO

Mapa que presenta las zonas de máxima estabilidad en temperaturas y velocidades de deformación, para deformación 0,1.

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APLICACIÓN EN MAGNESIO

Zona de máxima estabilidad y línea de máxima estabilidad para la deformación 0,1

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APLICACIÓN EN MAGNESIO ZK30 ZK 30 Pieza Estampada en Bruto de Forja

100 μm

Longitudinal interior

Longitudinal centro 100 μm

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APLICACIÓN EN MAGNESIO ZK30 100 μm

ZK 30 disolución a 480ºC

Longitudinal centro 06/05/2011

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APLICACIÓN EN MAGNESIO ZK30 50

140

Tensión [MPa]

100 80 60

Transversal 461 0C

40

Tensión [MPa]

Transversal 300 0C

120

30

20

40

10

20 0 0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

0

1.0

0.0

Deformación

0.2

0.4

0.6

140

40

Longitudinal 300 0C

100 90 80 70 60

Tensión [MPa]

Tensión [MPa]

110

1.0

Longitudinal 461 0C

130 120

0.8

Deformación

50

30

20

50 40

10

30 20 10

0

0 0.0

0.2

0.4

0.6

Deformación

06/05/2011

0.8

1.0

0.0

0.3

0.6

Deformación

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0.9

APLICACIÓN EN MAGNESIO ZK30

strain rate

[ s-1 ]

transversales longitudinales 461

1

379

333

300

0.1

0.01 20

40

60

80

100 120 140

Tensión [MPa]

comparación longitudinal/transversal 06/05/2011

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APLICACIÓN EN MAGNESIO ZK30 A partir de los valores de ambos tipos de ensayo se ha calculado la ecuación de Garofalo -1.0 30

0.0

0.5

26

1.0 30

zk30 Q= 141230 A=6'399E10 n=4'92 α=0'0131 n=0'998 r=3900

28

ln Z

-0.5

28 26

24

24

22

22

20

20

18

18 -1.0

-0.5

0.0

0.5

ln Sinh 0'013σ

06/05/2011

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1.0

APLICACIÓN EN MAGNESIO ZK30 Los parámetros obtenidos proporcionan los siguientes mapas de conformado 4 3.2

0.11

0.135

0.09 0.115

2.4

1.6

0.14

0.095

0.1 0.105

0.155

0.16

0.13 0.135

0.11

0.8

0.15

0.125

0.8

0

0.145

0.12

0.115

0.14 0.145

0.15

0.12

0.16

0.155

0.165 0.125 1.6 0.13 2.4

3.2

4 573

ETA1

0.135 0.14 0.145

603

0.15

0.16

0.155

633

0.165

663

693

723

753

783

813

843

873

Rendimiento relativo 06/05/2011

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APLICACIÓN EN MAGNESIO ZK30 4 0.009 2.4

0.008

0.011 0.009 0.01

0.01

0.007

0.011

0.8

0.008 0.005

0.009

0.011 0.01 0.8

0.006

0.007

0.011 0.008 0.005 0.009 0.006

2.4 0.01 4 573

DMLE

633

0.003 0.004

0.003 0.002

0.007

693

753

813

873

Estabilidad mecánica

06/05/2011

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APLICACIÓN EN MAGNESIO ZK30 4

4

2.4

380-390°C 0.25

0.25

0.2

2

0.15

10.403

8.423

9.908

7.928 7.433

9.413

0.1

8.918

0.8

6.443 5.948

5.453

6.938 8.423

0.3

0.25

0.2

0

0.15

0.8

0.1

6.443

7.928

0.05

5.948

5.453

7.433

2

2.4 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1

0.05

6.938

6.443 5.948

4 573

633

693

753

813

873

5.453

4 600

700

800

ne Estabilidad entrópica 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 (380-390 °C)

DSLE

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