Results of thermomechanical treatment implementation in hammer drop forging industrial process

Resultados de la aplicación del tratamiento termomecánico en el proceso industrial de forja por caída de martillo

El estudio trata de la realización rentable del tratamiento termomecánico controlado (TMCP) en un proceso de forja. El objetivo del estudio era obtener unas propiedades mecánicas del acero en estado forjado y enfriado directamente equivalentes a las del acero estructural templado y revenido, con el consiguiente ahorro de energía. Se presentan los resultados de la aplicación satisfactoria en forja a martillo de una geometría compleja de acero microaleado de medio carbono 38MnVS6 en condiciones industriales. El uso del análisis de elementos finitos para estimar el recorrido adecuado de las curvas de enfriamiento y la simulación a escala real de las condiciones reproducibles de deformación en caliente y enfriamiento permitió obtener una Rm superior a 1 120 MPa con un alargamiento que alcanzó el 20 %.

INTRODUCCIÓN

Desde hace décadas, el procesamiento termomecánico controlado (TMCP) se aplica ampliamente en las tecnologías de forja de componentes de automoción, camiones e ingeniería civil [1, 2]. Utilizando el calor obtenido en la mayor parte de la palanquilla deformada y el enfriamiento continuo directamente después de la forja en condiciones controladas, se puede obtener un buen equilibrio entre resistencia y ductilidad con un ahorro significativo de energía y una economía general del proceso [3, 4]. Mientras que el TMCP se lleva a cabo fácilmente en las tecnologías de forja en prensa, es más difícil hacer frente a los contratiempos técnicos de la forja en martillo, así como a las secuelas de la deformación de alta velocidad de deformación en el material enfriado directamente.

Debido a la facilidad de controlar la tasa de energía dentro de un amplio rango, numerosas plantas han estado utilizando martillos de forja de caída tradicionales o modernos equipos de forja de alta velocidad que han evolucionado a lo largo de décadas [5]. Menos críticos en el tratamiento térmico convencional de piezas de acero estructural, los efectos secundarios de la alta velocidad [6, 7] pueden ser perjudiciales en la formación de la microestructura de austenita que se hereda en el enfriamiento directo tras la deformación en caliente [8, 9]. Así pues, las directrices de realización de TMCP para forja en prensa no pueden transferirse fácilmente a los martillos. El objetivo de este trabajo es evaluar si las condiciones de estos últimos son adecuadas para producir una microestructura y unas propiedades que cumplan los requisitos de las piezas tratadas térmicamente de forma convencional, indicando las limitaciones tecnológicas y las condiciones del proceso y para alcanzar este objetivo.

MATERIALES Y MÉTODOS

El material utilizado en el estudio fue el acero de forja microaleado de medio carbono 38MnVS6 (38MnSiSV5), cuya composición química se muestra en la Tabla 1. Numerosas referencias de implementación de TMCP en componentes forjados a presión dan crédito para su realización en condiciones de proceso de forja más exigentes [9].