Propuesta y evaluación de un diagrama de transformación de enfriamiento continuo de múltiples ciclos (MC-CCT) para la fabricación aditiva por arco de alambre de paredes delgadas
Autores: Högström, Mats; Fadaei, Amirhosein; Rahimi, Amin; Li, Peigang; Igestrand, Mattias; Andersson, Joel; Scotti, Americo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Transformación por enfriamiento continuo
Soldadura
Simulaciones numéricas
Fabricación aditiva por arco de alambre
Propiedades mecánicas
Análisis de microestructura
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 6
Citaciones: Sin citaciones
Los diagramas de transformación por enfriamiento continuo (CCT) de metales base son comunes en la soldadura. Pueden construirse utilizando simulaciones físicas o numéricas, cada una con ventajas y limitaciones. Sin embargo, no son habituales para el metal de soldadura, considerando su composición variable debido a la dilución de la soldadura en el metal base. La Fabricación Aditiva por Arco de Alambre (WAAM) es un caso distintivo en el que el interés en materiales comparables con la composición de la soldadura llama la atención sobre la estimación de sus propiedades mecánicas. No obstante, este concepto aún no se utiliza en WAAM. Por lo tanto, el objetivo de este trabajo fue abordar una metodología para elevar diagramas MC-CCT (Transformación por Enfriamiento Continuo de Múltiples Ciclos) para WAAM combinando simulaciones físicas y numéricas. Se utilizó un material de partida de acero de alta resistencia y bajo contenido de aleación (HSLA) (una combinación de un alambre y un gas de protección) como estudio de caso. Para mantener el CCT lo más representativo posible, se determinaron y replicaron los ciclos térmicos múltiples típicos para paredes delgadas de fabricación aditiva en simulaciones físicas (dilatometría Gleeble). Las transformaciones de inicio y fin se determinaron mediante el enfoque de variación lineal diferencial para cada ciclo térmico. Se utilizaron análisis de microestructura y dureza para caracterizar el producto después de los múltiples ciclos. El mismo diagrama CCT fue levantado por un paquete de simulación numérica comercial para determinar la forma de las curvas de transformación. Se escaneó un rango de tamaños de grano austenítico para hacer coincidir la posición de la curva con los resultados experimentales. Combinar los datos experimentales y las curvas simuladas numéricamente hizo posible estimar el diagrama CCT final.
Descripción
Los diagramas de transformación por enfriamiento continuo (CCT) de metales base son comunes en la soldadura. Pueden construirse utilizando simulaciones físicas o numéricas, cada una con ventajas y limitaciones. Sin embargo, no son habituales para el metal de soldadura, considerando su composición variable debido a la dilución de la soldadura en el metal base. La Fabricación Aditiva por Arco de Alambre (WAAM) es un caso distintivo en el que el interés en materiales comparables con la composición de la soldadura llama la atención sobre la estimación de sus propiedades mecánicas. No obstante, este concepto aún no se utiliza en WAAM. Por lo tanto, el objetivo de este trabajo fue abordar una metodología para elevar diagramas MC-CCT (Transformación por Enfriamiento Continuo de Múltiples Ciclos) para WAAM combinando simulaciones físicas y numéricas. Se utilizó un material de partida de acero de alta resistencia y bajo contenido de aleación (HSLA) (una combinación de un alambre y un gas de protección) como estudio de caso. Para mantener el CCT lo más representativo posible, se determinaron y replicaron los ciclos térmicos múltiples típicos para paredes delgadas de fabricación aditiva en simulaciones físicas (dilatometría Gleeble). Las transformaciones de inicio y fin se determinaron mediante el enfoque de variación lineal diferencial para cada ciclo térmico. Se utilizaron análisis de microestructura y dureza para caracterizar el producto después de los múltiples ciclos. El mismo diagrama CCT fue levantado por un paquete de simulación numérica comercial para determinar la forma de las curvas de transformación. Se escaneó un rango de tamaños de grano austenítico para hacer coincidir la posición de la curva con los resultados experimentales. Combinar los datos experimentales y las curvas simuladas numéricamente hizo posible estimar el diagrama CCT final.