Modelado de la fluencia plástica en materiales metálicos y sus aplicaciones
Estado Finalizada
Trabajo fin de master y Tesis doctoral
Director UCLM
Codirectores no UCLM:
Manuel Carsí Cebrián (CENIM)
Alumno
Castellanos Parra, Jesús
Resumen

Esta tesis doctoral presenta un estudio integral sobre el modelado macroscópico de la respuesta mecánica de diversos materiales metálicos sometidos a un proceso de deformación en caliente. En concreto, se han estudiado cuatro materiales: una aleación de aluminio, un acero de ultra alto contenido en carbono, un acero superduplex y un acero de alto contenido en Nitrógeno. El proceso de deformación consiste en ensayos de torsión a alta temperatura y elevada velocidad de deformación.

Las investigaciones realizadas comprenden desde el tratamiento de los datos de máquina de torsión hasta su posterior modelado diferencial. En este sentido, esta tesis conecta las técnicas matemáticas de Optimización, Interpolación y Análisis Multivariante con las evidencias experimentales obtenidas del equipo mecánico de torsión en los cuatro materiales mencionados. El objetivo principal de esta ligazón es tratar de mejorar los resultados que existen hasta la fecha acerca de la deformación en caliente de metales y crear una herramienta de aplicación directa en fábrica.

En particular, en la fase de tratamiento de datos se ha aportado un nuevo método de conversión y de corrección de calentamiento adiabático que no asume las hipótesis simplificativas generalmente aceptadas y como consecuencia suponen una mejora de los métodos existentes.

Los resultados obtenidos en la fase de tratamiento, curvas tensión-deformación isotermas, sugieren el diseño de un nuevo modelo fenomenológico y diferencial para su análisis. Así, se aporta en este trabajo un nuevo modelo, llamado MCC, que incorpora el endurecimiento por deformación, la restauración dinámica y la recristalización dinámica como principales procesos de endurecimiento y ablandamiento.

Una vez diseñado el modelo, se ha realizado su validación matemática empleando un test de control basado en la generación ad hoc de datos pseudo-experimentales, y su validación a partir de datos experimentales, mediante la aplicación del modelo a los cuatros materiales estudiados.

Los resultados obtenidos revelan que el nuevo modelo permite ajustar con calidad estadística las curvas tensión-deformación tanto en condiciones transitorias como estacionarias. Asimismo, el modelo es capaz de desacoplar los efectos de los distintos procesos de endurecimiento y ablandamiento y por último, los parámetros y variables internas involucrados proporcionan información acerca de la dinámica del proceso de deformación.