Implementation of newly developed tests with heated and internally cooled tool steel samples for different applications

Realización de ensayos de nuevo desarrollo con muestras de acero para herramientas calentadas y enfriadas internamente para diferentes aplicaciones

En este estudio se desarrollaron dos nuevas pruebas, es decir, con refrigeración interna continua por agua, así como con refrigeración interna discontinua por agua y aire. Se demostró que el primer tipo de ensayo es apropiado para simular el curso temporal de la temperatura a una profundidad seleccionada de una capa superficial de la matriz de trabajo en caliente cargada térmicamente, es decir, el campo de temperatura en la capa superficial de la matriz. El segundo tipo de ensayo es adecuado para estudiar la resistencia a la fatiga térmica de un material de herramienta.

INTRODUCCIÓN

Las matrices de trabajo en caliente están sometidas a elevadas cargas térmicas, mecánicas, tribológicas y químicas. La carga cíclica de temperatura como carga principal sobre la capa superficial de la matriz conduce al reblandecimiento y, en consecuencia, a un proceso de desgaste y agrietamiento térmico [1-9].

La determinación precisa del campo de temperatura en la capa superficial de la matriz durante el trabajo en caliente sigue siendo objeto de muchas investigaciones [10-11]. La evaluación de la carga térmica de la superficie de una matriz industrial puede realizarse utilizando diferentes códigos de elementos finitos o códigos de diferencias unidimensionales, en los que la selección de un valor real para HTC suele ser una tarea difícil. Una medición directa de la temperatura en matrices industriales masivas de trabajo en caliente con un termopar incorporado suele ser muy exigente (en algunos casos tampoco es posible) y cara, y la precisión de los valores medidos es siempre cuestionable. El conocimiento del campo de temperatura en la superficie de la matriz es deseable ya que se utiliza para la selección de los parámetros apropiados durante el procesado del acero, los parámetros para los recubrimientos de la superficie de la matriz, los parámetros de nitruración, etc., dirigidos a reducir el desgaste así como el crecimiento de grietas en la superficie de la matriz [10-14].

El simulador termomecánico Gleeble 1500D dispone de un excelente control informático de la temperatura de las muestras ensayadas, así como del movimiento de las mordazas de trabajo. Para los ensayos de fatiga térmica en el Gleeble 1500D se recomienda una probeta con muesca pero sin refrigeración adicional [14]. Se supone que el cambio de temperatura en la entalladura es rápido, lo que conduce a la nucleación de grietas y a su crecimiento. Dado que los campos de temperatura en este tipo de pruebas suelen diferir de los que se encuentran en aplicaciones industriales, la transferencia directa de los resultados de laboratorio obtenidos a la práctica es limitada.