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Modelando la Evolución del Cierre de Defectos de Fundición en Lingotes a través del Procesamiento por Laminado Radial en Cizalla

Autores: Arbuz, Alexandr; Panichkin, Alexandr; Popov, Fedor; Kawalek, Anna; Ozhmegov, Kirill; Lutchenko, Nikita

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico


Categoría

Ciencias de los Materiales

Subcategoría

Materiales estructurales

Palabras clave

Comportamiento
Defectos
Procesamiento de RSR
Acero
Condiciones de deformación
Evolución de defectos

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 4

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este documento investiga el comportamiento de los defectos transversales bajo una deformación total significativa en condiciones de flujo metálico vortex complejo implementado a través del método de laminado por corte radial (RSR). El objetivo de este estudio es evaluar la aplicabilidad del procesamiento RSR para la transformación en profundidad de pequeños lingotes de acero especial en barras, particularmente para la fabricación de elementos estructurales en proyectos de construcción especializados como plantas de energía nuclear. Aunque se anticipa que una deformación total sustancial mejore la estructura del acero y contribuya al cierre de defectos, la cuestión del desarrollo o cierre de posibles defectos de fundición sigue siendo incierta. Para abordar este problema, se realizaron pruebas de modelo para simular la implementación del procesamiento RSR. Se obtuvieron datos sobre el comportamiento de los defectos bajo un flujo metálico vortex muy complejo y condiciones de alta deformación por primera vez, y tienen mérito científico. Se empleó un pequeño lingote de acero con un diámetro de 32 mm, que contenía un defecto artificial simulado en forma de un agujero transversal pasante de 5 mm de diámetro. Durante el laminado, el diámetro de la pieza de trabajo se redujo progresivamente en 2 mm con cada pase subsiguiente, alcanzando un diámetro final de 20 mm. Además, para proporcionar una visualización más detallada del proceso de evolución del defecto, el mismo defecto se modeló en una barra de aluminio a lo largo de seis pasadas, y se analizaron los cambios en el volumen y la forma del defecto después de cada pasada. Se logró una visualización 3D altamente detallada de la evolución real del defecto basada en secciones transversales de piezas de trabajo experimentales. Estos datos correspondieron a los niveles de deformación total obtenidos mediante simulación por método de elementos finitos (FEM). Notablemente, se observó una similitud consistente entre los resultados de las pruebas para ambos metales, revelando una reducción en el volumen del defecto de hasta el 67.7%. La soldadura deformacional de los defectos en las secciones exteriores, que abarcaban un tercio del radio de la barra, ocurrió en las primeras pasadas. Sin embargo, los defectos en la zona axial de las barras permanecieron sin cerrar, alargándose y disminuyendo gradualmente de manera proporcional a la elongación de la barra, similar al laminado convencional. En consecuencia, el método de laminado por corte radial (RSR) no es adecuado para lingotes con discontinuidades sustanciales en la zona axial después de la fundición. No obstante, el método asegura la soldadura total de los defectos ubicados en las zonas exteriores de los lingotes, incluso con deformaciones aplicadas menores y una ligera disminución en el diámetro del lingote deformado. Tales datos se obtuvieron por primera vez y deberían contribuir a futuras investigaciones en este campo.

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