Maestría en Ingeniería - Énfasis en Ingeniería Mecánica

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https://hdl.handle.net/10893/4271

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Examinando Maestría en Ingeniería - Énfasis en Ingeniería Mecánica por Materia "Acero"

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    PublicaciónAcceso abierto
    Efecto del contenido de aluminio sobre la conformabilidad de aceros Fe-Mn-XAl-C
    (Universidad del Valle, 2022) Rojas Abadia, Julián Mauricio; Rodriguez Pulecio, Sara Aida; Cordeiro da Silva, Gilmar
    El desarrollo de nuevos materiales menos densos y de alta resistencia ha sido uno de los focos de investigación de la industria automotriz en las últimas décadas. Lo anterior con el objetivo de reducir el peso de los automóviles, generando menos consumo de combustible y siendo más amigables con el medio ambiente. Una de las principales propiedades para los materiales en esta industria es la capacidad de conformación del material. En este trabajo se investigó la conformabilidad de tres aceros austeníticos FeMnAlC, con diferentes porcentajes de aluminio 0%, 3,5% y 8% y densidad 2%, 7% y 12% más baja que la de los aceros típicos de esas aplicaciones. También se utilizó el acero inoxidable AISI 304; como material de validación de la metodología. Se realizó la caracterización del acero inoxidable AISI 304 por medio de ensayos de tensión, anisotropía y curva límite de conformado bajo la norma ASTM 2218 y con un escalamiento de 1:2,8 tanto del montaje experimental como de las probetas. Con estos ensayos se determinó que la curva límite de conformado escalada se ubica por debajo de la estandarizada, con una diferencia del 10% en el parámetro FLD0_EST, debido a la escala y a diferencias en el coeficiente de fricción entre los dispositivos y los cuerpos de prueba. En cuanto a las aleaciones FeMnAlC, la aleación de 8% de aluminio es la que mayor conformabilidad presenta en la prueba de curva límite de conformado, sin embargo, al compararlas con el acero inoxidable AISI 304, todas presentan una baja conformabilidad, la cual está asociada a defectos en los cuerpos de prueba, como lo son, variaciones de espesor y alta rugosidad, lo que conlleva a que existan concentradores de esfuerzos en la superficie propiciando la fractura temprana del material. Adicionalmente, para las aleaciones FeMnAlC, se realizó la prueba de Limit Drawin Ratio, para un valor de LDR de 1,9; en la que la aleación de 8% mostró mejor desempeño, ya que tanto la de 0% Al y la de 3,5% Al presentaron el fenómeno conocido como wrinkling, el cual consiste en arrugas que aparecen en el borde en la dirección de embutido, mostrando que la ultimas requieren una mayor carga de apriete durante el proceso. Además, con esta prueba se logró determinar que la adición de aluminio mejora la conformabilidad de las aleaciones FeMnAlC en procesos de embutido, ya que para la de cero aluminio se presentaron grietas radiales en el borde de la copa, producto del endurecimiento por deformación causado por la transformación de austenita metaestable en martensita, mientras que para las otras dos aleaciones, gracias a la adición de aluminio, se aumentó la energía de falla de apilamiento lo cual disminuyó la densidad de maclas generadas en el proceso de embutido, mejorando la ductilidad del material y evitando que el material se agrietara
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    PublicaciónAcceso abierto
    Estudio de la tribocorrosión en aceros austeníticos fe-20mn-xal-0,9c en un fluido corporal simulado
    (Universidad del Valle, 2022) Barona Osorio, Gisselle Marcela; Coronado Marín, John Jairo; Rodriguez Pulecio, Sara Aida
    En distintas aplicaciones de ingeniería, el rendimiento a largo plazo de los aceros se veafectado por las cargas a las que están sujetas y al entorno en el que se encuentran debido a la acción simultánea de dos fenómenos, el desgaste y la corrosión. Dicha combinación se conoce como tribocorrosión y su estudio es de gran importancia para comprender y mejorar la vida útil de las aleaciones. En este trabajo se investigó la respuesta frente a la tribocorrosión de cuatro aceros austeníticos, un acero comercial AISI 316L y tres aleaciones Fe-Mn-Al-C con 0,0, 3,5 y 8,3 % de Al. Se utilizó un tribómetro pin sobre disco adaptado con una celda de corrosión de tres electrodos y solución de inger como electrolito, la cual se usa típicamente para simular fluidos corporales. Se observó que las tasas de desgaste total y desgaste puro fueron mayores para la aleación de 3,5% Al debido a la mayor precipitación e incrustación de minerales de calcio e hidróxidos de hierro dentro y fuera de la pista durante el desgaste puro, al desprendimiento de la capa endurecida y a la adhesión de esta al contracuerpo, así como la formación de óxidos de hierro y manganeso sobre la superficie durante el desgaste total. Respecto a la tasa de corrosión se encontró que disminuyó al aumentar el contenido de Al. Adicionalmente, la aleación de 8,3% Al exhibió el mayor efecto de sinergia, indicando que esta aleación es más sensible a este efecto que los otros aceros. En todos los materiales el cambio en la tasa de desgaste debida a la corrosión tuvo mayor aporte a la sinergia que el cambio en la corrosión debida al desgaste y el deterioro en los materiales se derivó principalmente del desgaste mecánico puro y el desgaste inducido por corrosión. El acero inoxidable AISI 316L mostró las mejores propiedades frente a los fenómenos de desgaste y corrosión, lo cual se atribuye a su alto contenido de Cr y alto valor de energía de falla de apilamiento lo cual genera una proporción de transformación de austenita a martensita y una capa endurecida en la superficie. Finalmente, en este caso de desgaste por deslizamiento en sinergia con la corrosión, la adición de Al, la formación de precipitados y el endurecimiento debido a la deformación influyeron en el comportamiento de la resistencia al desgaste total de los materiales, independientemente de su valor de dureza inicial, de forma que las aleaciones sufrieron un aumento en la dureza debido a la deformación plástica durante el desgaste y posteriormente la capa endurecida fue removida ya que no es soportada por el material base (material más blando) produciendo una mayor eliminación del material a causa del paso posterior del contracuerpo con material base y óxidos duros adheridos a este. En el caso de 0% Al se tiene un mayor coeficiente de endurecimiento por deformación debido a que alguna porción de la austenita metaestable se transforma en martensita y al mismo tiempo se forman maclas desde el inicio de la deformación, mientras que para las otras dos aleaciones el inicio del maclado se produce a mayores deformaciones. Por otra parte, la aleación de 3,5% Al sufrió un mayor desprendimiento de material endurecido, adhesión de este sobre el contracuerpo y la formación de óxidos de hierro y manganeso lo cual causó una mayor tasa de desgaste total.