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Investigación de la Estructura y Características Mecánicas de un Acero de Alto Manganeso a través del Método de Simulación SolidCast

Autores: Alrobei, Hussein; Malik, Rizwan Ahmed; Amjad, Farhan; AlBaijan, Ibrahim

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico


Categoría

Ciencias de los Materiales

Subcategoría

Materiales estructurales

Palabras clave

Fundición
Defectos
Diseño
Materiales
Acero
Simulación

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 3

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La fundición es un método de fabricación utilizado para crear diversas piezas industriales con diferentes formas. Defectos como la contracción, la porosidad y el llenado insuficiente de metal pueden resultar en el rechazo de la fundición. Estos defectos dependen en gran medida del diseño de los parámetros de fundición (diseño del sistema de alimentación y de los respiraderos) y pueden reducirse optimizando el diseño de los parámetros de fundición. El desarrollo de materiales con propiedades nuevas o mejoradas ha sido durante mucho tiempo el objetivo principal de los científicos de materiales. El diseño de aleaciones metálicas para fines estructurales debe tener en cuenta la resistencia, la tenacidad y la conformabilidad para lograr el rendimiento deseado. La convergencia única de estas características esenciales que caracterizan a los aceros de alto manganeso fascina a los científicos de todo el mundo. El trabajo actual investigó sistemáticamente el efecto del diseño del sistema de alimentación y de los respiraderos para muestras de acero de alto manganeso (bujes) para desarrollar una comprensión de la relación estructura-propiedad. Se realizó el primer cálculo manual convencional para diseñar el sistema de alimentación y de respiraderos. Posteriormente, se utilizó un software de simulación sofisticado llamado SolidCast para diseñar, validar y mejorar los parámetros de fundición del espécimen. Para respaldar los hallazgos, se llevaron a cabo experimentos de confirmación. Ambos diseños se utilizaron para realizar fundiciones con el fin de verificar la presencia de defectos. Se investigaron las características microestructurales y mecánicas de estos materiales. La inspección visual de las fundiciones diseñadas manualmente reveló una contracción considerable, mientras que las fundiciones diseñadas por software parecían en buen estado, sin contracción, macroporosidad ni microporosidad. La microestructura de los especímenes también se estudió aplicando microscopía óptica y análisis SEM. Al mejorar el sistema de alimentación y de respiraderos con el software SolidCast, se logró una fundición sólida. Esto mejoró la calidad de los resultados de fundición con un aumento considerable de la resistencia al rendimiento (~32 por ciento), dureza (~34 por ciento) y resistencia a la tracción (~27 por ciento), lo que puede llevar a un ahorro de costos significativo.

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