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EuroWire – Mayo de 2011
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artículo técnico
Aspecto
Nombre
Morfología y características
Costra
Marca foliada; la superficie de la barra es
frotada hasta eliminarla
Grieta transversal Grieta perpendicular a la dirección
de laminación
Abolladura Grietas en forma de escamas en la superficie
Rayas
Grieta cóncava debida al rayado en la dirección
de laminación
Laminada en
el material
Mella debida a presión contra sustancias
extrañas como fragmentos de metal
Sobrellenado Defectos debidos al mellado continuo en la
dirección de laminación
▲
▲
Figura 7
:
Deformación de la malla después de varios trefilados del alambre con material extraño en la superficie,
examinada mediante FEM
▲
▲
Tabla 2
:
Clasificación de las grietas superficiales en el alambrón
7
▲
▲
Figura 8
:
Modelo de trefilado del alambre
▼
▼
Figura 9
:
Diagrama del endurecimiento mecánico
del alambre de acero inoxidable probado
Drawing direction
A) Alambre de partida
B) 1
Pasadas
C) 2
Pasadas
Grieta
transversal
A
0
A
1
representa una
sección antes y después
del procesamiento
Hilera
Grieta
Dirección
del trefilado
El material extraño y el alambre están
unidos mecánicamente en la zona
interfacial. Después de varias operaciones
de trefilado, la tensión actúa en la zona
interfacial y hace que la partícula se
despegue en esa zona, generando un
espacio vacío. En este estudio se ha
usado el código FEM en tres dimensiones
MSC/Marc Mentat 2008r1. Los resultados
del análisis FEM son coherentes con los
resultados experimentales.
Dejando a un lado la posición del material
extraño en el alambre (dentro o en la
superficie), éste no se deforma debido
a su dureza, incluso después de varias
operaciones de trefilado.
Esto da lugar a un valor de Di/Do alto,
que causa un aumento de la tensión y de
la probabilidad de rotura del alambre.
4 Análisis de un
alambre trefilado
con grietas
superficiales
Las grietas superficiales se forman en las
barras o alambres durante las operaciones
de colada, laminación en caliente o
trefilado realizadas de manera incorrecta,
durante el transporte, o bien a causa del
enrollado incorrecto de los alambres
6
.
Las grietas superficiales que se forman
en el alambrón durante la laminación
ascendente son clasificadas como se
indica
7
en la
Tabla 2
; sin embargo, no hay
una solución clara para este problema. En
este caso concreto, hay pocos estudios
que hablen de las grietas superficiales que
se forman durante el trefilado.
8–11
Para este estudio se han usado barras de
alambrón que han desarrollado grietas
circunferenciales durante la colada y la
laminación como alambre de partida para
las múltiples operaciones de trefilado.
Se han examinado el crecimiento y la
eliminación de estas grietas mediante la
realización de experimentos y de análisis
FEM.
Las barras de alambrón de acero
inoxidable (SUS304) han sido rayadas
mecánicamente en dirección axial usando
un torno, y luego, han sido analizadas
mediante experimentos y el método FEM.
Se ha usado como muestras las barras de
alambrón rayadas mecánicamente para
obtener grietas en forma de V, cóncavas y
en forma de U en dirección circunferencial.
Para este estudio se ha usado el software
FEM MSC/Marc Mentat 2008 R1.
Las
Figuras 8
y
9
, y la
Tabla 3
muestran
respectivamente el modelo usado en el
análisis FEM, su constante del material y
los parámetros de la grieta en forma de
V. Se ha determinado el coeficiente de
rozamiento (µ) en 0,05.
Además, se ha adoptado un modelo de
ejes simétricos para el análisis FEM para
acortar los tiempos de cálculo.
4.1 Comparación de los resultados del
experimento y del análisis FEM
Se ha cortado una grieta con una
profundidad h=0,8mm (8%) en un alambre
de 8mm de diámetro y se ha examinado
su cambio de forma de manera
experimental y mediante análisis después
de cada pasada de trefilado. La grieta
inicial en el alambre de partida tenía forma
de V asimétrica.
Se ha observado la forma de la grieta
inicial con un microscopio, y en el análisis
FEM se ha modelado un alambre de
partida con una grieta de la misma
Tensión (MPa)
Deformación
Dirección del trefilado