trabajo moy
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practica de simulacion en ANSYSTRANSCRIPT
Proyecto final
Taller de Manejo de Metales.
Brenda Berenice Ramos MaldonadoAna María Duran ManríquezOscar Eduardo Juares Torrez
Universidad Politécnica Bicentenario Moisés Vázquez Toledo
1. INTRODUCCIÓN
1.1. Objetivo GeneralReducir el peso de una pieza aeronáutica, más de 50% del peso actual, sin cambiar el
diseño, proponiendo diferentes placas de acero que cumpla no solo con el objetivo sino con
las características adecuadas.
1.2. Objetivos específicos Investigación sobre aceros.
Caracterización mecánica de productos planos
Ensayos y criterios de confortabilidad
Obtención de curvas FLC, FLSC, y FLCF
Simulación de ensayo de embutido de pieza
1.3. Planteamiento del problemaUna empresa aeronáutica requiere que se seleccione un nuevo material para una
pieza determinada, la aplicación de un nuevo material deberá hacer la pieza más ligera sin
cambiar su diseño por eso se analizarán distintas placan metálicas de Acero para determinar
la factibilidad y fiabilidad de las posibles opciones.
1.4. JustificaciónYa que la reducción de peso innecesario de piezas en avión trae diversos beneficios
a la empresa se pensó en cambiar el material y trae como ventajas, el aumento de pasajeros,
un incremento de peso permitido en equipaje o material (materia prima) para transportar.
2. DESARROLLO
A continuación se presenta la investigación sobre los 2 aceros los cuales serán los utilizados para la simulación
2.1. Investigación sobre el Acero Estructural ASTM A36
El acero estructural ASTM A36 es un acero dulce al carbono que es el más utilizado
en la construcción, la manufactura y muchas otras industrias. Es un material muy resistente,
propenso a la oxidación, pero con un recubrimiento químico relativamente simple, resulta
menos costoso que el acero inoxidable.
Los aceros estructurales al carbono como el A36 está en la categoría de acero dulce
al carbono ya que tiene un contenido máximo de carbono que varía entre 0.25% a 0.29%
dependiendo de su espesor. Estos aceros estructurales exhiben un punto de fluencia bien
definido como se muestra en la curva A de la ilustración 1.
Ilustración 1 Curvas típicas esfuerzo- deformación de los diferentes tipos de acero.
Alta resistencia
La alta resistencia del acero estructural permite al diseñador proporcionar secciones
esbeltas en comparación con otros materiales.
Uniformidad
El acero estructural tiene la ventaja de que conserva sus propiedades a través del
tiempo a temperaturas atmosféricas.
Elasticidad
Se apega más a la hipótesis de diseño elástico, porque sigue la ley de HOOKE, hasta
esfuerzos relevantemente altos.
Ductilidad
Debido a esta propiedad, las estructuras se deforman considerablemente antes de la
falla; o lo que es lo mismo, se puede detectar inminencia la falla de una estructura cuando
se observa una deformación excesiva.
Rapidez en el proceso de montaje
Una vez que el acero ha sido habilitado, el montaje del mismo se puede efectuar en
un tiempo relativamente corto, en comparación con estructuras de otros materiales.
En la ilustración 2 se observa la microestructura típica del acero estructural ASTM
A36 obtenida por SEM.
Ilustración 2 Microestructura del acero estructural ASTM A36 obtenida por SEM (250 x).
Combinando dato de temperatura de solidificacion y cambios de fase se obtiene el
diagrama de fase hirro-carbon, el mismo que se muestra en la ilustracion 3.
A 1583° tenemos el punto de fusion de hierro puro. Conforme aumenta el contenido
de carbono disminuye el punto de fusion de la mezcla hasta una temperatura aproximada de
1130°C para un contenido de carbon de 4.3% en la mezcla. En este punto se encuentra lo
que se conoce como “eutectico”, o composicion eutectica. A partir de este punto la
temperatura de fusion de la mezcla s eeleva nuevamente.
Cuando el contenido de carbono s eleva, se excede la solubilidad del C en el hierro
y se forma un compuesto intermetalico estequiometrico llamado “cementita”, Fe3C, este
material es extremadamente duro y fragil y esta presente en todos los aceros comericiantes.
Controlando adecuadamente por dispersion y las propiedades del acero.
Ilustración 3 Diagrama de Fases Hierro. Carbón
2.1.1.Caracterización Mecánica de Productos Planos2.1.1.1. Ensayo a tracción uniaxial
La fluencia, resistencia a la tensión y las propiedades de deformación del acero se conoce como tracción uniaxial.
2.1.1.2. Modelos matemáticos para describir la curva esfuerzo-deformación
Los modelos necesarios para la descripcion la curva de esfuerzo-deformacion son la ley de HOOKE, el modulo de elasticidad o de YOUNG
Ilustración 4 Curva esfuerzo-deformación descripción
Ilustración 5 Curva esfuerzo-deformación de varios aceros
2.1.1.3. Anisotropía plástica
2.1.1.4. Potencial plástico de Hill
2.2. Investigación sobre el Acero MS
Son la primera rama de los aceros inoxidables simplemente al cromo. Representan una
porción de la serie 400, sus características son:
Moderada resistencia a la corrosión
Endurecibles por tratamiento térmico y por lo tanto se pueden desarrollar altos
niveles de resistencia mecánica y dureza.
Son magnéticos
Debido al alto contenido de carbono y a la naturaleza de su dureza, es de pobre
soldabilidad.
Los Martensíticos son esencialmente aleaciones de cromo y carbono. El contenido de
cromo es generalmente de 10.5 a 18% y el de carbono es alto, alcanzando valores de hasta
1.2%. En la siguiente tabla se muestran las propiedades mecánicas mínimos de los aceros
inoxidables Martensíticos.
Tabla 1 propiedades mecánicas mínimos de los aceros inoxidables Martensíticos
Como se ha dicho anteriormente los aceros inoxidables Martensíticos son susceptibles de sufrir un tratamiento de temple para incrementar su resistencia y su dureza. El temple consiste en un calentamiento por encima de la temperatura de autenticación (Ac3) y en un enfriamiento llevado a cabo con rapidez suficiente para que la curva de
enfriamiento se encuentre a la izquierda de la nariz de la curva “s” (figura 5). Dicho enfriamiento debe efectuarse hasta cortar la línea “Ms” y debe proseguir hasta superar la línea “Mf” (no indicada en la figura) en la que termina la transformación de la ausentita en martensita. Los aceros inoxidables martensíticos presentan la particularidad de que las curvas “s” y “f” se encuentras desplazadas hacia la derecha del diagrama TTT (aceros autotemplantes) respecto a otros aceros lo cual hace que el temple se pueda realizar en medios de enfriamiento más lentos (como el aire).
Ilustración 6 Curva TTT (de Gabrielle di Caprio.“Los aceros inoxidables”)
Dentro del grupo de aceros multi-fase, aceros MS muestran el nivel de resistencia a
la tracción más alta. Esta estructura también se puede desarrollar con el post- formación de
tratamiento térmico. Aceros MS ofrecen los más altos puntos fuertes, de hasta 1.700 MPa
resistencia a la tracción. Aceros MS suelen ser objeto para mejorar la ductilidad, sin
embargo puede llegar a tener altas resistencias
La Ingeniería y las curvas de esfuerzo verdadero - deformación para el acero MS
se encuentran en la Figura XX, La adición de carbono a los aceros MS aumenta la
templabilidad y fortalece la martensita. El manganeso, silicio, cromo, molibdeno, boro,
vanadio y níquel también se utilizan en diversas combinaciones para aumentar la
templabilidad. Aceros MS se producen a partir de la fase austenita por enfriamiento rápido
para transformar la mayor parte de la austenita en martensita. La Figura 7 se muestra el
nivel de esfuerzo en el que se encuentra los aceros Martensíticos.
Ilustración 7 nivel de esfuerzo en el que se encuentra los aceros Martensíticos
En este trabajo de se estudia al acero inoxidable AISI 410S (martensítico), donde la
letra S, representa un modificación al AISI 410 que indica un contenido menor de carbono
(0.08%) y la adición de níquel (0.6%).
El esfuerzo de cedencia (σy) en la condición de recocido del acero martensítico 410 es
de 276 MPa y puede incrementarse por trabajado en frío. Sin embargo, con un adecuado
tratamiento de temple y revenido puede alcanzar valores cercanos a los 1500 MPa. La
dureza se incrementa en forma similar de 82 Rockwell B de recocido a 52 Rockwell C
después del tratamiento. Los aceros con mayores contenidos de aleación incrementan sus
propiedades aún más [2].
Se recomienda el uso de estos aceros cuando se requiere una alta resistencia mecánica,
a la fluencia y en fatiga en ambientes ligeramente agresivos de hasta 650°C. El acero AISI
410 es el m ás común y se utiliza en turbinas de gas, intercambiadores de calor. Los aceros
de los tipos AISI 420 y 440 se utilizan en cuchillerías, válvulas, levas y rodamientos. El
AISI 416 contiene azufre para facilitar el maquinado. Los aceros AISI 440A, B y C
contienen altos niveles de cromo que aseguran su resistencia a la corrosión y contrarrestan
la pérdida de éste elemento que forma parte de los carburos [2].
En la figura 6 se muestra la fotomicrografía de un acero inoxidable martensítico AISI
410 templado a 1000 °C y revenido a 200 °C por una hora, atacado químicamente mediante
el reactivo Vilella, la fase clara es ferrita y la obscura martensita.
Ilustración 8 Fotomicrografía de un acero inoxidable martensítico AISI 410 templado a 1000 °C y revenido a 200 °C por una hora, atacado químicamente
En la figura 7 se muestran algunas de las propiedades y características del Acero Inoxidable
Martensíticos AISI 410.
ReferenciasCepeda, Á. H. (12 de 2006). itzamna.bnct.ipn.mx. Obtenido de itzamna.bnct.ipn.mx:
http://itzamna.bnct.ipn.mx/dspace/bitstream/123456789/1004/1/1438_2007_CICATA-ALTAMIRA_MAESTRIA_figon_cepeda_angelhugo.pdf
Gerdau Corsa. (s.f.). www.gerdaucorsa.com.mx. Obtenido de www.gerdaucorsa.com.mx: http://www.gerdaucorsa.com.mx/articulos/Eleccion_del_Tipo_de_Acero_para_Estructuras.pdf
tesis.uson.mx. (s.f.). Obtenido de tesis.uson.mx: http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/11885/Capitulo2.pdf
www.dspace.espol.edu.ec. (01 de 2006). Obtenido de www.dspace.espol.edu.ec: https://www.dspace.espol.edu.ec/bitstream/123456789/6053/32/MATERIALES%20EN%20MEDIOS%20MARINOS.pdf
esto apunte cuando el profe estaba hablando
¿Qué es? Conceptos del acero--- baja aleación, contenido de carbón, que tipo de microestructura
tiene, diagramas de faces dependiendo a la temp. Caracterización mecánica de Ensayo de atracción uni-acial, a tensión Propiedades de la zona elástica y inelástica ¿Cómo se haría una prueba a tención? Modelos elástico para obtener las esfuerzos – deformacion
Seguna entrega