ES2361349A1 - Procedimiento de ensayo de materiales para predecir su comportamiento en un conformado por calentamiento rápido en procesos progresivos. - Google Patents
Procedimiento de ensayo de materiales para predecir su comportamiento en un conformado por calentamiento rápido en procesos progresivos. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2361349A1 ES2361349A1 ES200803692A ES200803692A ES2361349A1 ES 2361349 A1 ES2361349 A1 ES 2361349A1 ES 200803692 A ES200803692 A ES 200803692A ES 200803692 A ES200803692 A ES 200803692A ES 2361349 A1 ES2361349 A1 ES 2361349A1
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- test
- heating
- behavior
- predict
- deformation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 83
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 53
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 32
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 title claims abstract description 24
- 238000010792 warming Methods 0.000 title description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 62
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 claims description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 2
- 238000004093 laser heating Methods 0.000 claims description 2
- 238000000418 atomic force spectrum Methods 0.000 claims 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 claims 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 claims 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- 238000004154 testing of material Methods 0.000 description 3
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000006578 abscission Effects 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000004049 embossing Methods 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 1
- 230000002040 relaxant effect Effects 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/08—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces
- G01N3/18—Performing tests at high or low temperatures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
- G01N3/60—Investigating resistance of materials, e.g. refractory materials, to rapid heat changes
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Procedimiento de ensayo de materiales para predecir su comportamiento en un conformado por calentamiento rápido en procesos progresivos.Comprende fijar una probeta (1) en una máquina universal de ensayos e iniciar un ensayo a tracción de velocidad constante bajo un control de desplazamiento, de tener el ensayo a tracción y aplicar un calentamiento sobre una zona (3) de la probeta (1) durante un corto periodo de tiempo, reanudar el ensayo y obtener la curva de ensayo de fuerza (P)desplazamiento de la probeta (1)(D), calcular la reducción de la recuperación elástica que ha sufrido la probeta (1) en la zona calentada (3) a partir de la curva de ensayo para determinar el comportamiento del material de la probeta cuando sea sometido a un conformado por calentamiento rápido en procesos.
Description
Procedimiento de ensayo de materiales para
predecir su comportamiento en un conformado por calentamiento rápido
en procesos progresivos.
La presente invención, tal y como se expresa en
el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere a un
procedimiento de ensayo de materiales que tiene por objeto permitir
predecir el comportamiento que tendrán los materiales cuando se
sometan a un procedimiento de conformado por calentamiento rápido en
procesos progresivos.
La invención es aplicable en cualquier sector de
la industria en el que se requiera determinar el comportamiento de
un material en un proceso progresivo conformado por calentamiento
rápido, y más particularmente en el sector del automóvil.
El uso de materiales de alta resistencia permite
fabricar componentes resistentes de bajo peso, que tienen además un
comportamiento excelente en caso de impacto. Sin embargo acusan una
conformabilidad limitada.
La conformabilidad está afectada por el elevado
límite elástico de las aleaciones de ingeniería, al almacenar gran
cantidad de energía en forma de campos elásticos, que más tarde
liberan en forma de distorsiones. Por tanto, la geometría final de
las piezas conformadas siempre se aleja de su geometría deseada. A
esa relajación de energía almacenada se le llama "Spring Back"
o efecto resorte que se debe a la recuperación elástica que se
produce. La recuperación elástica se traduce en una imprecisión
geométrica, inaceptable en términos de calidad de producto en muchas
industrias.
Para paliar este problema es conocida una
técnica para realizar el conformado asistido mediante la aplicación
simultánea de un haz láser, una bobina de inducción, o cualquier
técnica de calentamiento rápido al mismo tiempo que se aplica el
esfuerzo mecánico.
El calentamiento debe producirse en las zonas de
mayores tensiones principales de la chapa a conformar, y se basa en
la interacción entre el campo de tensiones y el térmico, y en la
dependencia de las propiedades mecánicas del material con la
temperatura.
El método funciona mejor en un proceso
progresivo, esto es, cuando la chapa va siendo deformada de manera
progresiva y continua desde su forma original hasta la final
mediante sucesivas etapas de deformación puntual. En comparación con
los métodos de estampación o embutición, son procesos más lentos
pero que requieren menos energía. Un calentamiento rápido puntual
puede lograr hacer ceder el material, eliminar sus tensiones
acumuladas y reducir la energía elástica acumulada, con lo que se
permite extender la cantidad de deformación que soportará el
material sin romperse, y sobre todo, reducir el efecto muelle
(spring-back) debido a la recuperación
elástica.
No existe en la actualidad ninguna forma precisa
de prever los resultados de los procesos simultáneos de conformado y
calentamiento rápido, tales como la recuperación elástica del
material, la relación de tensiones experimentada por la pieza
respecto al conformado en frío, o la cantidad de energía necesaria
que se requiere para llevar a cabo el proceso.
Esta circunstancia es especialmente cierta en el
caso del conformado asistido térmicamente en procesos progresivos,
como el perfilado, laminación rotativa o la estampación progresiva,
en la que el material ha sido sometido a una intensa deformación
plástica cuando se le aplica el calentamiento intenso, y tras él se
continúa la deformación.
En consecuencia la invención proporciona un
procedimiento de ensayo de materiales que simula exactamente lo que
le sucede a un punto de la chapa sometida a un proceso progresivo,
cuando sufre un calentamiento rápido entre dos etapas de
deformación, y valora el efecto de ese calentamiento permitiendo
predecir su efecto y ajustar los parámetros en el proceso real,
evitando daños al material y su resistencia y maximizando el
beneficio de la reducción de la recuperación elástica y la mayor
precisión geométrica.
Para conseguir los objetivos anteriormente
indicados, la invención ha desarrollado un nuevo procedimiento de
ensayo de materiales que permite predecir su comportamiento en un
conformado por calentamiento rápido en procesos progresivos, en el
que la primera fase es convencional y consiste en fijar una probeta
de tracción, del material a ensayar en una máquina universal de
ensayos, e iniciar un ensayo a tracción de velocidad constante bajo
un control de desplazamiento o de fuerza.
La novedad de la invención reside en que además
comprende una fase en la que se efectúa la detención del ensayo a
tracción manteniendo el valor del desplazamiento total, es decir
parando el desplazamiento de las mordazas de la máquina universal en
la que se fija la probeta. A continuación se aplica un calentamiento
sobre una zona de la superficie de la probeta durante un corto
periodo de tiempo comprendido entre 0,05 y 0,5 segundos, de forma
que se provoca un nivel de deformación de la parte calentada mayor
que el nivel de deformación provocado en la probeta antes de su
calentamiento, y un nivel tensional en la parte no calentada menor
que el nivel tensional provocado en la probeta antes del
calentamiento, con lo que se reduce la deformación de la zona no
calentada tras la realización del calentamiento.
A continuación se espera a que se produzca el
equilibrio de reparto de los niveles tensionales a lo largo de la
probeta tras efectuar el calentamiento.
Seguidamente se reanuda el ensayo a tracción de
velocidad constante hasta que se produce la rotura de la pieza y se
obtiene la curva de ensayo que relaciona los niveles de fuerza o
carga con el desplazamiento o elongación de la probeta, de manera
que a continuación sigue una fase en la que se efectúa el cálculo de
la reducción de la recuperación elástica que ha sufrido la probeta
en la zona calentada a partir de la curva de ensayo obtenida, para
determinar el comportamiento del material cuando sea sometido a un
conformado asistido por calentamiento rápido en procesos
progresivos.
El procedimiento de la invención establece dos
posibilidades para realizar el cálculo de la reducción de la
recuperación elástica.
En una primera realización el procedimiento
comprende efectuar el cálculo de la deformación y en nivel tensional
de la zona no calentada tras el calentamiento realizado, así como
calcular la deformación de la parte calentada tras finalizar dicho
calentamiento, todo ello mediante algoritmos cuyos parámetros se
obtienen a partir de la curva de ensayo obtenida.
En otra realización el cálculo de la reducción
de la recuperación elástica comprende calcular la carga de la
probeta en el momento en el que se detiene el ensayo de tracción y
la carga de la probeta una vez que se ha producido el equilibrio de
los niveles tensionales tras el calentamiento, todo ello a partir de
la curva de ensayo obtenida de forma que se calcula la reducción de
la recuperación elástica a partir de un algoritmo basado en dichas
cargas calculadas.
La invención permite calcular las velocidades de
deformación instantáneas bajo la acción del calentamiento a partir
de la curva de ensayo obtenida y calcular la probabilidad de
recristalización dinámica por deformación a alta velocidad y
calentamientos simultáneos a partir de dicha curva de ensayo
obtenida.
La máquina de ensayo universal está seleccionada
entre una máquina hidráulica y una máquina electromecánica
convencional del tipo de las que obtienen la curva de ensayo y a la
que se aplican algoritmos para realizar los cálculos comentados.
En la realización preferente de la invención el
calentamiento se realiza mediante un pulso láser con una potencia
constante que calienta la superficie de la probeta a la temperatura
requerida, de forma que dicha potencia permite establecer la
cantidad de energía necesaria que se requeriría en un conformado por
calentamiento rápido en procesos progresivos.
El láser comprende una óptica que está dotada de
un homogeneizador de haz para generar una mancha focal rectangular
en la probeta que tiene un ancho igual al de dicha probeta y una
altura comprendida entre 10 y 15 mm.
A continuación para facilitar una mejor
comprensión de esta memoria descriptiva y formando parte integrante
de la misma, se acompañan una serie de figuras en las que con
carácter ilustrativo y no limitativo se ha representado el objeto de
la invención.
Figura 1.- Muestra una vista en perspectiva de
unas mordazas de una máquina universal de ensayo en la que se
retiene una probeta sobre la que se aplica el procedimiento de la
invención que incluye efectuar un calentamiento de la probeta
mediante un láser.
Figura 2.- Muestra la curva del ensayo realizado
que relaciona la fuerza de tracción a la que se somete a la probeta
respecto del desplazamiento o elongación que ésta sufre. En esta
misma curva se representa la comparativa con el comportamiento en
frío de la probeta y su comportamiento a la temperatura máxima de
calentamiento.
Figura 3.- Muestra las curvas anteriores en
mayor detalle para permitir explicar una forma en la que se efectúa
el cálculo de la reducción de la regulación elástica de la probeta
al aplicarle calor.
Figura 4.- Muestra una gráfica equivalente a la
de la figura anterior, pero para permitir explicar otra forma de
efectuar el cálculo de la reducción de la recuperación elástica que
sufre la probeta al realizar su calentamiento.
A continuación se realiza una descripción de la
invención basada en las figuras anteriormente comentadas.
El procedimiento de la invención comprende fijar
una probeta 1 de tracción, con medidas standard del material a
ensayar, en las mordazas 2 de una máquina universal de ensayos, e
iniciar un ensayo a tracción de velocidad constante bajo control de
desplazamiento de las mordazas 2 provocando la tracción de la
probeta 1, tal y como se efectúa convencionalmente en los ensayos de
materiales que se realizan en el estado de la técnica.
Para ello, la máquina universal, aparte de las
mordazas 2, debe incluir medios de control en lazo cerrado de
control de fuerza y desplazamiento, medios de medición de
desplazamiento de las mordazas, medios de medición de la fuerza
aplicada mediante célula de carga, medios de obtención de la gráfica
fuerza-desplazamiento del ensayo, y medios de
programación de diferentes rampas y estadios de carga.
La máquina universal puede ser hidráulica o
electromecánica indistintamente.
Una vez iniciado el ensayo, se realiza la
detención del mismo manteniendo el valor de la deformación o
elongación de la probeta 1, para lo que se efectúa la parada del
desplazamiento de las mordazas 2, y a continuación se aplica un
calentamiento sobre una zona 3 de la superficie de la probeta 1
durante un corto periodo de tiempo comprendido entre 0,05 y 0,5
segundos.
Como fuente de calentamiento se utiliza una
fuente láser 4 de diodo directo, con potencia suficiente para
alcanzar la temperatura requerida en la probeta 1 durante el corto
periodo de tiempo. A modo de ejemplo, puede citarse que en el caso
del acero se requiere que éste alcance una temperatura de 400ºC en
un tiempo del orden de 0,2 segundos. La potencia necesaria depende
de las propiedades ópticas del material, pero para el caso de aceros
sin revestir pueden requerirse aproximadamente 1,5 kW por cada
milímetro de espesor de probeta 1.
La radiación láser se focaliza sobre la probeta
1 con una óptica 5, que está dotada de un homogeneizador de haz,
para generar una mancha focal rectangular 3 del ancho de la probeta
y de una altura comprendida entre 10 y 15 mm.
El calentamiento se efectúa mediante un pulso
láser a potencia constante de forma que los parámetros a controlar
en el láser 4 son la duración del pulso y la temperatura máxima que
se aplica sobre la superficie de la probeta 1.
Una vez efectuado el calentamiento, se espera un
tiempo hasta que se produce el equilibrio de la redistribución de
las fuerzas o tensiones en la probeta 1. Un tiempo superior a 1,5
segundos es suficiente para este equilibrio. La fuerza redistribuida
es P_{1} en las gráficas.
Una vez transcurrido el tiempo hasta que se
obtiene el equilibrio comentado, se reanuda el ensayo a tracción
hasta que se produce la rotura de la probeta 1.
Con este ensayo se simula la aplicación de un
calentamiento flash en una fase intermedia de un proceso de
conformado, y el efecto de la deformación consecuente sobre el
material tras haber sido calentado por láser.
Cuando el pulso de la radiación láser llega a la
probeta 1, el calentamiento local provoca una disminución del límite
elástico, con lo que se localiza en la zona calentada una mayor
deformación plástica. Como el lazo de control de la máquina mantiene
la deformación total de la probeta 1 durante el calentamiento, la
tensión es redistribuida en la probeta para mantener el esfuerzo
homogéneo, por lo que se debe de esperar el tiempo hasta que se
produzca el equilibrio del reparto de dicho esfuerzo.
Seguidamente se obtiene la curva que relaciona
la fuerza o tensión con la distancia o elongación del ensayo, curva
que se muestra en la figura 2 con la referencia 6.
Tal y como se aprecia en dicha figura 2 se
utiliza menor fuerza para mantener la misma deformación global, ya
que una parte es absorbida como deformación plástica en la zona 3
calentada. Este comportamiento se refleja en la gráfica del ensayo
como una disminución en la fuerza P_{0}-P_{1},
con lo que se puede observar una reducción de la energía de
conformado. Al continuar el ensayo, la probeta 1 tiene dos regiones
diferentes 3 y 9 debido a las transformaciones metalúrgicas en la
zona 3 afectada por láser, la disminución en la carga de rotura o la
rotura localizada en la zona calentada muestra que el ciclo de
calentamiento-enfriamiento no es adecuado para el
material. En caso contrario, si se produce una caída de esfuerzo y a
continuación una recuperación de las propiedades resistentes, se
indica un buen comportamiento del material.
Además en la gráfica 2 con la referencia 7 se
muestra la curva del ensayo aplicado a un acero de alta resistencia
en su comportamiento en frío, en tanto que con la referencia 8 se
muestra la curva del comportamiento para la temperatura máxima de
calentamiento por el láser, y la referencia 6, como ya ha sido
comentado, representa la curva de ensayo para este mismo acero
cuando se utiliza el procedimiento de la invención, de manera que se
establece una comparativa.
A partir de la curva obtenida se puede
determinar el comportamiento de la probeta 1 en un procedimiento
conformado por calentamiento rápido en procesos progresivos, de la
forma que a continuación se describe.
En el momento de aplicar el láser, el lazo
cerrado de control mantiene la deformación total de la probeta
1.
\newpage
Al tener distintas temperaturas, las zonas
calentada 3 y no calentada 9 de la probeta 1 tienen también
distintos valores de deformación en equilibrio ante la misma
carga.
Tratándose de un medio continuo cargado
uniaxialmente por los extremos la carga es la misma a lo largo de
toda la probeta 1, con lo que la deformación inicial
\varepsilon_{0} se redistribuye entre las dos partes 3 y 9
mencionadas.
En el gráfico de la figura 3 se muestra la
evolución por separado de cada una de las partes: partiendo de la
probeta 1 en su situación inicial, en que toda ella está sometida a
una carga P_{0}, y toda ella sufre un nivel de deformación
\varepsilon_{0} = D_{0}/L, a continuación se aplica el láser.
Entonces la parte laseada evoluciona extendiéndose según el tramo de
línea 6b hasta un nivel de deformación unitario \varepsilon_{p},
verificándose que \varepsilon_{p}>\varepsilon_{0}. Por su
parte la zona sin lasear 9 se relaja elásticamente hasta un nivel
tensional \sigma_{1} menor que el original \sigma_{0}
correspondiente al momento antes de aplicar el calentamiento,
reduciendo la deformación de forma que
\varepsilon_{1}<\varepsilon_{0}.
Hay tres condiciones que se verifican en el
momento en que el láser está influyendo sobre la probeta 1, y que se
emplean en el cálculo para determinar la distribución de la
deformación.
La carga es igual en ambas secciones:
\sigma_{p} = \sigma_{1} < \sigma_{0}
- El desplazamiento original D_{0} se
mantiene:
- Además la relajación de carga en la zona no
laseada se produce a lo largo de una línea recta de pendiente
conocida E (descarga elástica):
Lo que sucede se representa en la figura 3.
La referencia 6a representa el comportamiento
antes del pulso láser, la 6b el comportamiento de la zona calentada
por el láser (fluencia), la 6c el comportamiento de la zona sin
calentar durante el pulso láser (descarga elástica).
Si definimos la curva a temperatura de
tratamiento del material como la ecuación de Hollomon \sigma = K
\cdot \varepsilon^{n} que modeliza cómo fluye un metal bajo
esfuerzos a alta temperatura se tiene que
donde T es la temperatura, \sigma
la tensión, K es una propiedad del material que representa la
componente elástica de su comportamiento y n también es una
propiedad del material que representa la fluencia plástica. Por
tanto K y n son las constantes en el modelo de fluencia de
Hollomon.
\vskip1.000000\baselineskip
Entonces se tienen tres ecuaciones para obtener
las tres incógnitas \sigma_{1}, \varepsilon_{1} y
\varepsilon_{p}. El valor de \sigma_{0}, \varepsilon_{0} es
conocido y procede de la gráfica, y los valores de K, n y E pueden
ser conocidos por caracterización del material.
Los cálculos realizados son los siguientes; de
Eq. 2 se obtiene:
\vskip1.000000\baselineskip
Aplicando Eq. 3. a la Eq. 1.:
\newpage
Aplicando la recta de descarga elástica (Eq.4) a
la anterior:
Por tanto (reubicando términos):
Dado que el calentamiento tiene una cinética
inferior a la de deformación, pues los desplazamientos incrementales
son pequeños y la difusión de calor exige un tiempo mayor que la
deformación incremental, puede aproximarse la velocidad de
deformación a 9 siendo t el tiempo del pulso
láser.
Con ello pueden estimarse las velocidades de
deformación instantáneas bajo la acción del láser en el proceso
real, y la posibilidad de recristalización dinámica por deformación
a alta velocidad y calentamiento simultáneos, así como cualquier
otro efecto dependiente de la velocidad instantánea de
deformación.
Puede emplearse este ensayo a su vez para
calcular la reducción de la recuperación elástica experimentada por
el material al ser conformado mediante calentamiento flash
simultáneo a la aplicación de la deformación progresiva.
Lo que sucede en el ensayo (almacenamiento de
energía elástica en forma de deformación plástica en el material
leseado, y tal vez en forma de energía de recristalización, como ha
sido propuesto) puede entenderse como una reducción de la energía
disponible para producir la recuperación elástica, que es un trabajo
mecánico.
Llamemos W al trabajo realizado por la zona 9 no
laseada de la probeta 1 al relajarse, y que consideraremos que es el
trabajo que no podrá luego ser empleado en la recuperación
elástica.
Dado que se descarga a lo largo de una recta, es
muy sencillo calcular el trabajo realizado:
La reducción de la recuperación elástica estará
relacionada con la relación entre la energía total. Ésta puede
obtenerse de la anterior ecuación, o bien de operar sobre las áreas
bajo S_{1} y S_{2} la curva directamente según se muestra en la
figura 4 este cálculo se trata de la energía de deformación
acumulada en la probeta. S_{1} es la energía elástica almacenada
antes del pulso láser, y S_{2} la liberada al aplicar el
calentamiento. Se calcula la energía como área bajo la curva del
ensayo, representado en el eje de ordenadas la tensión y en el eje
de abcisas la deformación.
El valor de la reducción de recuperación
elástica (SBR) es adimensional, y puede obtenerse según cualquiera
de las expresiones siguientes:
En definitiva, se puede predecir el %SBR
directamente a partir de la caída de cargas en el diagrama
P-D del ensayo.
Los cálculos anteriores demuestran que:
- -
- El ensayo es significativo y proporciona información útil para comprender y cuantificar el proceso de conformado, incluso para simularlo y predecir su funcionamiento antes de ponerlo en práctica.
- -
- Existe posibilidad de recristalización dinámica y otros efectos por la alta velocidad de deformación en la zona calentada, y puede estimarse la velocidad de deformación de la zona laseada cuando esta está sometida a condiciones de desplazamiento constante, típicas de la laminación y perfilado.
- -
- El ensayo es sencillo de realizar y emplea una máquina convencional de ensayos, tan sólo deben obtenerse los cálculos comentados para interpretar los resultados.
Claims (8)
1. Procedimiento de ensayo de materiales para
predecir su comportamiento en un conformado por calentamiento rápido
en procesos progresivos, que comprende fijar una probeta (1) de
tracción, del material a ensayar en una máquina universal de
ensayos, e iniciar un ensayo a tracción de velocidad constante bajo
un control seleccionado entre un control de fuerza y un control de
desplazamiento; se caracteriza porque además comprende:
- Detener el ensayo a tracción manteniendo el
valor del parámetro de desplazamiento fijo y aplicar un
calentamiento sobre una zona (3) de la superficie de la probeta (1)
durante un corto periodo de tiempo comprendido entre 0,05 y 0,5
segundos, para provocar un nivel de deformación (\varepsilon_{p})
de la parte calentada (3) mayor que el nivel de deformación
(\varepsilon_{0}) provocado en la probeta antes de su
calentamiento y un nivel tensional (\sigma_{1}) en la parte no
calentada (9) menor que el nivel tensional (\sigma_{0}) provocado
en la probeta (1) antes del calentamiento reduciendo la deformación
(\varepsilon_{1}) de la zona no calentada tras el
calentamiento;
- esperar a que se produzca el equilibrio de
reparto de los niveles tensionales a lo largo de la probeta (1) tras
el calentamiento;
- reanudar el ensayo a tracción de velocidad
constante hasta rotura de la probeta (1).
- obtener la curva fuerza (P) - desplazamiento
(D) del ensayo
- calcular la reducción de la recuperación
elástica que ha sufrido la probeta (1) en la zona calentada (3) , a
partir de la curva de ensayo para determinar el comportamiento del
material de la probeta (1) si se somete a un conformado por
calentamiento rápido en procesos progresivos.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Procedimiento de ensayo de materiales para
predecir su comportamiento en un conformado por calentamiento rápido
en procesos progresivos, según reivindicación 1,
caracterizado porque comprende calcular la deformación
(\varepsilon_{1}) y el nivel tensional (\sigma_{1}) de la zona
no calentada (9) tras el calentamiento realizado y calcular la
deformación (\varepsilon_{p}) de la parte calentada tras finalizar
dicho calentamiento, a partir de la curva de ensayo obtenida para
calcular la reducción de la recuperación elástica.
3. Procedimiento de ensayo de materiales para
predecir su comportamiento en un conformado por calentamiento rápido
en procesos progresivos, según reivindicación 1,
caracterizado porque comprende calcular la carga de la
probeta (1) en el momento en que se detiene el ensayo de tracción y
la carga de la probeta (1) una vez que se ha producido el equilibrio
de los niveles tensionales tras el calentamiento, a partir de la
curva de ensayo obtenida, para calcular la reducción de la
recuperación elástica a partir de las cargas calculadas.
4. Procedimiento de ensayo de materiales para
predecir su comportamiento en un conformado por calentamiento rápido
en procesos progresivos, según reivindicación 1,
caracterizado porque comprende calcular las velocidades de
deformación instantáneas bajo la acción del calentamiento a partir
de la curva de ensayo obtenida.
5. Procedimiento de ensayo de materiales para
predecir su comportamiento en un conformado por calentamiento rápido
en procesos progresivos, según reivindicación 1,
caracterizado porque comprende calcular la probabilidad de
recristalización dinámica por deformación a alta velocidad y
calentamiento simultáneo a partir de la curva de ensayo
obtenida.
6. Procedimiento de ensayo de materiales para
predecir su comportamiento en un conformado por calentamiento rápido
en procesos progresivos, según reivindicación 1,
caracterizado porque la fase de calentamiento se realiza
mediante un dispositivo seleccionado entre un dispositivo láser (4),
un dispositivo de inducción y una fuente de potencia.
7. Procedimiento de ensayo de materiales para
predecir su comportamiento en un conformado por calentamiento rápido
en procesos progresivos, según reivindicación 6,
caracterizado porque la fase de calentamiento se realiza
mediante un pulso láser con una potencia constante.
8. Procedimiento de ensayo de materiales para
predecir su comportamiento en un conformado por calentamiento rápido
en procesos progresivos, según reivindicación 6,
caracterizado porque la fase de calentamiento mediante láser
comprende generar una mancha focal rectangular en la probeta del
ancho de la probeta y de una altura comprendida entre 10 y 15
mm.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200803692A ES2361349B1 (es) | 2008-12-24 | 2008-12-24 | Procedimiento de ensayo de materiales para predecir su comportamiento en un conformado por calentamiento r�?pido en procesos progresivos. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200803692A ES2361349B1 (es) | 2008-12-24 | 2008-12-24 | Procedimiento de ensayo de materiales para predecir su comportamiento en un conformado por calentamiento r�?pido en procesos progresivos. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2361349A1 true ES2361349A1 (es) | 2011-06-16 |
| ES2361349B1 ES2361349B1 (es) | 2012-04-19 |
Family
ID=44072464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES200803692A Expired - Fee Related ES2361349B1 (es) | 2008-12-24 | 2008-12-24 | Procedimiento de ensayo de materiales para predecir su comportamiento en un conformado por calentamiento r�?pido en procesos progresivos. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2361349B1 (es) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013025652A1 (en) * | 2011-08-15 | 2013-02-21 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | A method for testing tensile strength of an electrically nonconductive material |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03152441A (ja) * | 1989-11-10 | 1991-06-28 | Saginomiya Seisakusho Inc | 熱疲労試験方法 |
| JPH07260654A (ja) * | 1994-03-24 | 1995-10-13 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | 高温引張試験片及び高温引張試験方法 |
| JP2007278779A (ja) * | 2006-04-05 | 2007-10-25 | Shimadzu Corp | 熱疲労用試験方法および熱疲労試験用試験片並びに熱疲労試験の試験片装着用継手 |
| US7409869B1 (en) * | 2005-05-18 | 2008-08-12 | Lincol Global, Inc. | Resistance test method |
-
2008
- 2008-12-24 ES ES200803692A patent/ES2361349B1/es not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03152441A (ja) * | 1989-11-10 | 1991-06-28 | Saginomiya Seisakusho Inc | 熱疲労試験方法 |
| JPH07260654A (ja) * | 1994-03-24 | 1995-10-13 | Tanaka Kikinzoku Kogyo Kk | 高温引張試験片及び高温引張試験方法 |
| US7409869B1 (en) * | 2005-05-18 | 2008-08-12 | Lincol Global, Inc. | Resistance test method |
| JP2007278779A (ja) * | 2006-04-05 | 2007-10-25 | Shimadzu Corp | 熱疲労用試験方法および熱疲労試験用試験片並びに熱疲労試験の試験片装着用継手 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013025652A1 (en) * | 2011-08-15 | 2013-02-21 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | A method for testing tensile strength of an electrically nonconductive material |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2361349B1 (es) | 2012-04-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hadadzadeh et al. | Analysis of the hot deformation of ZK60 magnesium alloy | |
| US10308992B2 (en) | Method and system for selectively softening hot stamped parts by induction heating | |
| JP6367808B2 (ja) | 工作物を曲げる方法 | |
| Lee et al. | Anisotropic hardening of sheet metals at elevated temperature: tension-compressions test development and validation | |
| CN108779508A (zh) | 用于轧制和/或热处理金属产品的方法 | |
| Rao et al. | Hot deformation studies on a low-carbon steel: Part 1-flow curves and the constitutive relationship | |
| JP6656257B2 (ja) | 金属部品における制御された変形 | |
| Azeez et al. | Out-of-phase thermomechanical fatigue crack propagation in a steam turbine steel—modelling of crack closure | |
| ES2361349A1 (es) | Procedimiento de ensayo de materiales para predecir su comportamiento en un conformado por calentamiento rápido en procesos progresivos. | |
| Fang et al. | Effect of heating/cooling rates on the material properties of NiTi wires for civil structural applications | |
| ES2388356T3 (es) | Procedimiento y dispositivo para el estiramiento por tracción de bandas metálicas | |
| Lin et al. | Characterisation of fatigue crack tip field in the presence of significant plasticity | |
| Suhail et al. | Mechanical behaviour of NiTiNb shape memory alloy wires–strain localisation and effect of strain rate | |
| Vollach et al. | Equilibrium stress during the response of shape memory alloys to an abrupt heat pulse | |
| Franssen et al. | Experimental tests and numerical modelling on eight slender steel columns under increasing temperatures | |
| ES2526989T3 (es) | Procedimiento y dispositivo de determinación de la dureza de un componente templado en prensa | |
| ES2687101T3 (es) | Método de calentamiento por resistencia directa y método de fabricación de productos moldeados a presión | |
| Rubanik Jr et al. | The influence of ultrasound on shape memory behavior | |
| Lee | Role of surface roughness in water spray cooling heat transfer of hot steel plate | |
| US20150157882A1 (en) | Method of controlling temperature of tissue and temperature controlling apparatus using the method | |
| US10253401B2 (en) | Method for relieving residual stress in cast-in-place liners of HPDC engine blocks | |
| Kurp et al. | The influence of treatment parameters on the microstructure, properties and bend angle of laser formed construction bars | |
| Oliferuk et al. | Energy storage rate in non-homogeneous deformation | |
| Kotlan et al. | Improved model of rapid cooling in the process of laser or small-scale induction hardening | |
| Eddir et al. | Influence of heating rates on temperature gradients in short time dilatometry testing |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2361349 Country of ref document: ES Kind code of ref document: B1 Effective date: 20120419 |
|
| FD2A | Announcement of lapse in spain |
Effective date: 20210915 |