Hot flow stress models of the steel C45

Modelos de tensión de flujo en caliente del acero C45

Las tensiones de fluencia del acero C45 se predijeron a partir de curvas de tensiones de fluencia obtenidas experimentalmente, utilizando ensayos de compresión uniaxial en caliente en el plastómetro HDS-20, mediante dos tipos completamente diferentes de modelos matemáticos, además con comparación con un modelo incluido en la base de datos de elementos finitos del software FORGE. Los ensayos se realizaron en el intervalo de temperaturas de 900 a 1 280 °C, con una velocidad de deformación de 0,1 a 100 s^-1 y deformaciones de hasta 1,0. De los resultados de la predicción de la tensión de flujo se deduce que los modelos diseñados a partir de mediciones experimentales tienen una capacidad de información mucho mejor que el modelo generado implementado en la base de datos del software FORGE, sin embargo, su extrapolación para deformaciones mayores es limitada.

INTRODUCCIÓN

Para someter materiales, como el acero investigado C45, a deformación plástica manteniendo su integridad, es necesario conocer su comportamiento de deformación durante los procesos de conformado. Los experimentos plastométricos comúnmente utilizados sirven para este propósito, cuando sobre la base de las curvas de tensión de flujo obtenidas experimentalmente es posible determinar la tensión de flujo natural de la aleación dada, y así seleccionar el equipo de conformado con los parámetros de energía y fuerza adecuados. Para aplicar la mayor gama posible de condiciones de deformación es conveniente utilizar simuladores termomecánicos, como el HDS-20 [1], que se basa en el concepto del plastómetro Gleeble 3 800 [2 - 3].

El objetivo principal de este trabajo era calcular, a partir de las curvas experimentales de tensión de flujo obtenidas mediante ensayos de compresión uniaxial en caliente para el acero C45, las constantes de material del modelo de Hensel-Spittel [4] que permiten predecir la tensión de flujo en caliente en el rango de deformación más amplio posible.

Se espera que las constantes de material así obtenidas permitan una mejor predicción de la tensión de flujo en comparación con las constantes que, para este acero y para este tipo de modelo, figuran en la base de datos de materiales del software de simulación por elementos finitos FORGE.

En los últimos años se han desarrollado numerosos modelos matemáticos que permiten predecir la tensión de flujo basándose en curvas de tensión de flujo obtenidas experimentalmente. Estos modelos difieren esencialmente por su estructura matemática y por el alcance de las deformaciones que pueden describir [1]. El modelo de Sellars, basado en la función seno-hiperbólica [5] y utilizado con frecuencia, pertenece a los modelos que permiten describir la tensión de flujo en una amplia gama de deformaciones. Los modelos Estrin, Mecking y Bergstrom también encuentran su aplicación [6, 7].