Studies on the conditions of homogenization and properties in hot forming of ZK60 cast magnesium alloy

Estudios sobre las condiciones de homogeneización y las propiedades en el conformado en caliente de la aleación de magnesio fundida ZK60

Este trabajo presenta un estudio de las condiciones de temperatura para la homogeneización de una aleación fundida ZK60 de alta resistencia perteneciente al grupo Mg-Zn-Zr de aleaciones de magnesio. Basándose en una revisión bibliográfica, se seleccionaron las condiciones de homogeneización en dos etapas para mejorar la forjabilidad de la fundición ZK60. La eficacia de este tratamiento se evaluó experimentalmente sobre la base de ensayos de estructura y dureza y resultó satisfactoria. Se realizaron ensayos plastométricos de las muestras fabricadas a partir de los lingotes tras la homogeneización. Estas pruebas se realizaron en un ensayo de compresión en condiciones de conformación en caliente a tres temperaturas (350 ºC, 400 ºC y 450 ºC) y cuatro velocidades de deformación (0,01; 0,1; 1,0 y 10 s-1). Las curvas de flujo determinadas se utilizarán para desarrollar un modelo de material de la aleación de magnesio de fundición ZK60 para simulaciones numéricas.

INTRODUCCIÓN

En este artículo se describe un estudio de las propiedades de los materiales realizado con el fin de obtener datos para diseñar un nuevo proceso de fabricación de conectores mediante forja en coquilla a partir de una preforma de fundición. La aleación ZK60 fundida es propensa a agrietarse durante la forja. Su forjabilidad puede mejorarse aplicando un tratamiento térmico de homogeneización [1]. Los parámetros de este tratamiento (temperatura y duración) se seleccionaron basándose en una revisión bibliográfica y en la propia investigación de los autores a partir del análisis de la estructura y la dureza tras el tratamiento térmico de las piezas fundidas. El diseño de la forma de la preforma estará asistido por el análisis del método de los elementos finitos (FE), que requiere el conocimiento de las propiedades de flujo del material. Por lo tanto, las curvas de tensión de flujo de la fundición homogeneizada ZK60 se obtuvieron a partir de ensayos de compresión para su implementación en el modelo FE [2].

METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN

Para el estudio se ha seleccionado la aleación de alta resistencia ZK60 (con una amplia gama de aplicaciones en la industria de automoción y aeroespacial), perteneciente al grupo de aleaciones de Mg-Zn-Zr [3, 4]. La composición química de la ZK60 se muestra en la Tabla 1 [5].

A partir del análisis de las normas disponibles y de la bibliografía especializada [6-18], se determinaron los parámetros tecnológicos del tratamiento térmico de homogeneización de la aleación ZK60 para el ensayo. Se seleccionaron las siguientes condiciones para las pruebas: utilizar un tratamiento de homogeneización en dos etapas:

• primera etapa a temperatura de 350 °C durante 10 h,
• segunda etapa a temperatura de 450 °C durante 6 h. Enfriamiento en agua recomendado, pero no necesario (aire) en función de la forma de la colada.