Comportamiento elastoplástico de compactos pulvimetalúrgicos

En este trabajo se estudia el comportamiento mecánico de compactos obtenidos con tres tipos de polvos base hierro. A partir de ensayos de compresión uniaxial, con ciclos de carga y descarga, se analizan los mecanismos de deformación y densificación.Durante la compresión de un compacto metálico, se desarrollan tres regiones de comportamiento gobernadas por mecanismos distintos. Al inicio del ensayo, con bajas cargas, fenómenos de fricción interna causan una deformación permanente en el agregado. Posteriormente, la tensión crece rapidamente con la deformación, mostrando un comportamiento con una fuerte componente elástica. Para un cierto nivel de tensión, que depende de densidad inicial el agregado comienza a dilatar. Este soporta todavía tensiones mayores antes de iniciarse el fallo propiamente dicho. La relación entre la tensión y las deformaciones axial y radial, responde matemáticamente a una ley sigmoidal.El comportamiento elástico es no lineal. Se ha encontrado una ley potencial y se propone un modelo basado en el contacto entre dos partículas que predice un exponente de 1.5. Se estudia la relación de Poisson elástica tangencial. Este varía con la tensión aplicada hasta un valor estable muy inferior al del material totalmente denso. Además disminuye al aumentar la densidad inicial del compacto. El alejamiento del comportamiento teórico se explica por efectos de la fricción interna entre partículas.Los compactos metálicos son materiales granulares, con un carácter propio que mantienen, incluso, por las densidades más altas

Effect of a thermal annealing on the mechanical behaviour of green pm compacts

Cold die compaction can produce different effects on the dimensional and mechanical behaviour of green PM compacts. They can be due to different causes, such as residual stresses, microcracks and others. Residual stresses should be relieved by means of applying thermal annealing treatments. In this work, the authors present the results obtained from uniaxial compression tests applied on green specimens of an atomised iron based powder, compacted to different densities and having undergone thermal annealings at several temperatures, always below the sintering one. The stress-strain compression curves obtained are compared with those corresponding to as compacted samples. The results seem indicate the existence of residual stresses that could act at different levels: microscopically, in the contact among particles, and macroscopically, in the overall specimen resistance.Postprint (published version

Elastic behaviour under compressive stresses states of sintered metallic parts

The mechanical response in service of a component is mainly determined by its elastic behaviour. Traditionally, metallic materials have been characterized by means of tensile tests, even in the case of sintered ones. In this condition, the elasticity of sintered parts has been always supposed to be linear, with a Young modulus dependent on the density. However, no attention has received the elastic behaviour under compressive stresses. In this work, the authors present the results obtained from cyclic uniaxial compression tests applied on sintered metallic samples with different densities. The elastic behaviour under compression is no longer linear and different mechanisms occur during the deformation process. Assuming a power law relating compressive stress and strain, an elastic modulus dependent on the density and the loading path has been obtained.Postprint (published version

Simulación de fenómenos de desgaste mediante el uso de ABAQUS/SCRIPTING

Enmarcado en la problemática del desgaste de herramientas dentro de la industria de conformado de chapa de alta resistencia, se ha desarrollado una metodología para estimar el desgaste en útiles de conformado en frío, la cual consiste en encadenar una secuencia de simulaciones mediante la programación de scripts en lenguaje PYTHON. En el presente trabajo se realiza una evaluación de dicha metodología y se muestran los resultados iniciales, ejemplificados mediante geometrías poco complejas. La variable de mayor interés a estudiar es el volumen de material perdido durante el contacto deslizante continuo y prolongado de dos piezas metálicas. Finalmente se concluye con una extrapolación de dicha metodología a casos industriales reales y con una comparativa de diferentes técnicas para abordar el problema de la predicción del desgaste.Postprint (published version

The role of adhesive forces and mechanical interaction on material transfer in hot forming of aluminium

In this work, the mechanisms resulting in transfer of aluminium on hot forming tools have been analysed by means of two separate laboratory tests. The influence of chemical affinity in aluminium adhesion has been studied in contact tests, measuring the force used in pulling at low velocity an aluminium ball pressed against a tool surface. The role of mechanical interaction has been investigated through ball-on-disc sliding tests at high temperature, using tool steel discs with different surface finish against an aluminium counterpart. These tests have been used for the evaluation of different strategies in adhesive wear reduction, including different tool steels and surface modification, and to study the effect of surface finish on the material transfer mechanisms observed.Peer ReviewedPostprint (author’s final draft

Estudio experimental del llenado de moldes pulvimetalúrgicos

En el proceso de conformado pulvimetalúrgico, la consolidación del polvo se inicia con el llenado del molde en el que se fabricará la preforma porosa, el cuál está caracterizado por la distribución de densidades del polvo dentro del molde y depende tanto de las propiedades del mismo como del método de llenado utilizado. A continuación, presentamos los primeros resultados obtenidos mediante un montaje experimental que reproduce el llenado de moldes y que, empleando un sistema de video, permite analizar el flujo de las partículas durante el llenado. El objetivo es determinar el efecto del tamaño, naturaleza y morfología del polvo, así como el de la velocidad del cargador y la geometría del molde en la distribución de la densidad aparente en moldes industriales de geometría compleja. Die filling is the first step in the process of powder compaction. The density distribution depends of the powder characteristics and method of filling. In this work we present the first results obtained with different experimental methods of the filling. Results have been analyzed using a video system which permits the observation of the powder flow. The aim of the work is to determinate the effects of size, morphology and nature of the powder, as well as shoe speed, and die geometry on the apparent density distribution in industrial dies of complex geometry.Peer ReviewedPostprint (published version

Modelización y simulación de la etapa de compactación en PM

La industria pulvimetalúrgica está interesada en extender las aplicaciones y mejorar la calidad de sus productos. Para ello, necesita un conocimiento detallado de sus procesos que permita su control. La representación del comportamiento mecánico de estos materiales se ha realizado utilizando diversos tipos de modelos; en la actualidad, la mayoría de los grupos de trabajo considera a los polvos metálicos como materiales granulares. Los modelos de plasticidad definidos para los materiales geológicos se están aplicando a los agregados metálicos. Sin embargo, ninguno de los modelos conocidos puede representar adecuadamente su comportamiento mecánico, especialmente en estados de fallo.Powder metallurgical industry is very interested in spreading its applications and improve the quality of the PM products. Therefore, a detailed knowledge of their processes, in order to control them, is necessary. Many different types of models have been used to represent the mechanical behaviour of these materials; however, nowadays, most of the groups working in this field admit that metallic powders and green compacts have to be considered as granular materials. Plasticity models specially defined for geological materials are being applied on metallic aggregates. Nevertheless, none of the known ones can represent adequately their mechanical behaviour, specially in states of failure.Postprint (published version

Simulación elastoplástica de los contactos entre partículas en materiales granulares

Los mecanismos que rigen la densificación de los materiales granulares durante su compactación son fuertemente dependientes de los estados de tensión y deformación en las zonas de contacto entre partículas. Un modelo micromecánico puede, por lo tanto, ser muy útil en el análisis de los fenómenos involucrados en el proceso de compactación. En el presente trabajo se presentan los resultados de simulaciones numéricas que muestran las distribuciones de tensión y deformación en modelos que contienen dos y cuatro partículas en contacto. Se analizan la evolución de la deformación en las áreas de contacto, las tensiones residuales tras la retirada de la carga compresiva y sus consecuencias en el comportamiento mecánico macroscópico de los compactos.Postprint (published version

Simulación del funcionamiento nominal de un servofreno

El servofreno es una parte del sistema de frenado de los vehículos que amplifica la fuerza realizada por el conductor sobre el pedal de freno. Éste mecanismo aprovecha la aportación de vació por parte del motor para, posteriormente, aportar presión al líquido de frenos y así poder disminuir la velocidad del vehículo. Con la finalidad de crear un nuevo diseño de servofreno, es necesario realizar una simulación para obtener el estado de tensiones y deformaciones de cada una de las piezas que lo componen. Mediante un cálculo en ABAQUS/Standard, sobre una etapa nominal de frenado, se observa cual es el comportamiento de cada uno de los elementos que intervienen en el mecanismo del servofrenoPostprint (published version

Modelización y simulación del desgaste en aceros de herramientas

El desgaste y fallo en útiles de mecanizado y conformado es un problema cada vez mas acuciante, debido a las exigencias cada vez mayores a las que se ven sometidos: mecanizar a mayor velocidad o conformar materiales mas resistentes. ABAQUS es una importante herramienta para estudiar estos fenómenos; así pues, en este trabajo se presenta una muestra de diversas estrategias para modelizar procesos de desgaste y a su vez dar una perspectiva de la implementación de los nuevos criterios de fallo incorporados por el programa en la última versión.Postprint (published version