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SIMULACIÓN NUMÉRICA DEL PROCESO DE ESTAMPADO EN CALIENTE Y DESARROLLO MICROESTRUCTURAL PARA EL AUMENTO DE LA RESISTENCIA MECÁNICA Y LA DUCTILIDAD USANDO ACEROS AVANZADOS DE ALTA RESISTENCIA TRATADOS POR UN PROCESO INNOVADOR QUE COMBINA EL ESTAMPADO EN CALIENTE, EL TEMPLE Y LA PARTICIÓN DEL CARBONO. Estancia Postdoctoral

 

INVESTIGADOR(ES) PRINCIPAL(ES):

NOMBRE
DEDICACIÓN

Edwan Anderson Ariza Echeverri

0 horas

 

CODIGO CIE

9-18-6

NOMBRE DEL GRUPO DE INVESTIGACIÓN

MATERIALES DE INGENIERIA (GIMI)

INTEGRANTES DEL PROYECTO

NOMBRE
PARTICIPACION
DEDICACIÓN

Dairo Hernán Mesa Grajales

Coinvestigador

0 Horas

 

TIPO DE CONVOCATORIA

2017. Convocatoria Programa De Estancias Postdoctorales Beneficiarios Colciencias

TIPO DE PROYECTO

Investigación Aplicada

OBJETIVO(S)

El objetivo del presente proyecto de investigación es mejorar las propiedades mecánicas (resistencia y ductilidad) de aceros AAR TRIP800, 22MnB5 y Bifásico (DP800) por medio del proceso innovador propuesto en esta investigación de estampado en caliente (EC) en matriz cerrada y del proceso combinado de EC con posterior tratamiento de temple y partición (T&P). La caracterización mecánica será relacionada con los resultados microestructurales, usando técnicas experimentales y modelos de simulación numérica. Los intereses específicos del trabajo se enfocan en: 1) Comprender la cinética de las transformaciones de fase durante el proceso de T&P, con y sin previa deformación en temperaturas elevadas. 2) Simular computacionalmente el proceso de estampado en caliente de aceros estampados en caliente en matriz cerrada. 3) Desarrollar y aplicar métodos de análisis metalográficos y micro-mecánicos para caracterizar y cuantificar las microestructuras de los componentes después los procesos de temple (T), estampado en caliente (EC), temple y partición (T&P), y el proceso combinado de estampado en caliente y de temple y partición (ECT&P). 4) Comparar las propiedades mecánicas asociadas a las diversas microestructuras obtenidas después de los procesos de EC y ECT&P usando ensayos mecánicos de tracción en probetas de tamaño reducido. 5) Estudiar diversas rutas de tratamientos T&P apropiadas para aceros estampados en caliente, con el fin de obtener diversas fracciones volumétricas de austenita retenida estabilizada, ferrita intercrítica y paquetes de martensita. 6) Abrir el espectro de informaciones sobre el comportamiento de las propiedades mecánicas y térmicas de aceros de alta resistencia, disponibles en el mercado latinoamericano.

RESUMEN

En los vehículos modernos, los materiales avanzados son esenciales para potenciar la reducción del consumo de combustible y las emisiones, a través de la reducción del peso, manteniendo al mismo tiempo la seguridad de los pasajeros y peatones. En el intento por la reducción del peso de los componentes de chasis y los requisitos de seguridad, un abordaje prometedor es el diseño y desarrollo de los nuevos aceros avanzados de alta resistencia (AAR o AHSS, del inglés: Advanced High Strength Steels). Las propiedades y características de estos aceros son determinadas por la composición química y las leyes físicas constitutivas, las cuales están altamente relacionadas con los elementos de aleación, los procesos de producción y los tratamientos térmicos aplicados. Por otro lado, el desarrollo de métodos de simulación física y numérica ha creado nuevas posibilidades de optimización de los procesos relacionados al estampado con inclusión de procesos industriales reales. Por lo tanto, recurriendo a la aplicación de estos métodos de análisis, es posible evaluar la transformación mecánica y las transformaciones de fase que ocurren en el material y prever las interacciones entre las propiedades de los materiales en el proceso de conformación, el comportamiento constitutivo del material, las variables de optimización del proceso, al igual que la previsión de las tensiones y deformaciones, con el fin de establecer la mejor relación material-proceso-desempeño. La introducción y creciente utilización de aceros AAR en aplicaciones automovilísticas exige una mayor comprensión de los fenómenos físicos incluidos en el procesamiento termo-mecánico, con el fin de optimizar el desempeño de la pieza final fabricada. El presente proyecto de investigación tiene como objetivo evaluar numérica y experimentalmente el proceso de estampado en caliente (conocido en la literatura inglesa como Hot Stamping o Press Hardening) en matriz cerrada, con posterior tratamiento térmico de temple y partición con el fin de desarrollar nuevas microestructuras, analizar sus características y las propiedades mecánicas resultantes. Serán evaluadas la partición del carbono, la estabilidad térmica de la austenita retenida y la formación de microconstituyentes resultantes de la transformación de austenita durante el enfriamiento forzado (temple), seguido de la partición del carbono en etapas isotérmicas en alta temperatura. Serán utilizadas técnicas de caracterización con apoyo de microscopía electrónica y cálculo de las propiedades mecánicas por medio de ensayos de tracción y nanoindentación instrumentada. El análisis numérico será realizado usando el método de los elementos finitos (MEF) a través de los programas de simulación ABAQUS y COMSOL, con el objetivo de establecer correlaciones entre el proceso y las propiedades termo-mecánicas, comparando los resultados con los valores experimentales. Los resultados y conclusiones obtenidos en esta propuesta de investigación, además de posibilitar la identificación de los mecanismos fundamentales para la generación de microestructuras durante el procesado y de las propiedades mecánicas después de los tratamientos termo-mecánicos, ayudan en el proyecto de fabricación de aceros AAR estampados en caliente y en la reducción del consumo de energía usado en el calentamiento y re-calentamiento de materiales tratados térmicamente. El proyecto de los aceros AAR es utilizado en la actualidad, principalmente en la industria automovilística, en la búsqueda por la reducción del consumo de combustible y la emisión de CO2, a través de la reducción del peso estructural, y por el aumento de la seguridad de los pasajeros. Sin embargo, esta tecnología es expandible a otras áreas, tales como, construcción civil y fabricación de embarcaciones y trenes.

ESTADO

Concluido

FECHA DE INICIO

06/02/2018

FECHA DE FINALIZACION

06/02/2019

PRODUCTOS

NOMBRE
CATEGORÍA
ENLACE

SIMULACIÓN NUMÉRICA DEL PROCESO DE ESTAMPADO EN CALIENTE Y DESARROLLO MICROESTRUCTURAL PARA EL AUMENTO DE LA RESISTENCIA MECÁNICA Y LA DUCTILIDAD USANDO ACEROS AVANZADOS DE ALTA RESISTENCIA TRATADOS POR UN PROCESO INNOVADOR QUE COMBINA EL ESTAMPADO EN CALIENTE, EL TEMPLE Y LA PARTICIÓN DEL CARBONO

Informes finales de investigación

Diseño de una microcelda electroquímica de gota sésil para estudio de la resistencia contra la corrosión de aceros inoxidables supermatensíticos

Ponencia en evento especializado

Efecto de la temperatura de revenido y la adición de Niobio sobre la resistencia al desgaste de aceros inoxidables supermatensíticos 13Cr5Ni2Mo

Ponencia en evento especializado

EN PROCESO: Caracterização microestrutural e mecânica de um aço 22MnB5 submetido aos processos de estampagem a quente, partição, bake hardening e partição combinada com bake hardening

Doctorado

EN PROCESO: Crystallographic orientation, nanoindentation, and tensile properties relationships in Q&P and HSQ&P processes

Artículos en revista A1 ó A2

EN PROCESO: Determinación del Carácter Inhibidor de la Cascarilla de Café y el Gel de Aloe Vera por Métodos Electroquímicos

Maestría o Especialidad clínica

EN PROCESO: Evaluación del comportamiento de lubricantes utilizados en los molinos azucareros por medio de ensayos pin-disco

Pregrado

EN PROCESO: Improvement of wear resistance in a pearlitic rail steel via quenching and partitioning processing

Artículos en revista A1 ó A2

EN PROCESO: MODELACIÓN COMPUTACIONAL Y ANÁLISIS EXPERIMENTAL DEL PROCESO DE ESTAMPADO EN CALIENTE PARA UN ACERO 22MnB5

Maestría o Especialidad clínica

Evaluation of Carbon Partitioning in New Generation of Quench and Partitioning (Q&P) Steels

Artículos en revista A1 ó A2


URL

Hot Straining and Quenching and Partitioning of a TRIP-Assisted Steel: Microstructural Characterization and Mechanical Properties

Artículos publicados en Revistas B, C ó D


URL

Improvement of formability and tensile mechanical properties of SAE 970X steel by controlled rolling process

Artículos en revista A1 ó A2


URL

Role of crystallographic orientation and grain boundaries in fatigue crack propagation in used pearlitic rail steel

Artículos en revista A1 ó A2


URL