Predicción de dureza en cilindros de acero tratados térmicamente mediante análisis computacional

Abstract

Una práctica esencial en la labor de un Ingeniero Metalúrgico es la elección de un material metálico que sea capaz de responder a las solicitaciones mecánicas a la que va a ser sometido. Para esta elección el metalurgista debe recopilar información de distintos ensayos, obtener curvas teóricas de distintos comportamientos del material y tablas de datos para así conseguir con el menor costo posible, un material con los tratamientos adecuados para las solicitaciones requeridas. Con el objetivo de reducir esta tarea de recolección, se propuso obtener una herramienta computacional, sencilla, que proporcione información específica, de forma rápida, en la elección de un material y su correspondiente tratamiento térmico para conseguir en dicho material las durezas necesarias para las solicitaciones a la que va a ser expuesta. Por lo tanto, el presente trabajo desarrolla una metodología para la obtención de una herramienta computacional capaz de predecir la dureza de distintos redondos de aceros enfriados en un determinado medio de temple. El software utilizado para desarrollar dicha herramienta computacional es Matlab, el cual posee un lenguaje de alto nivel, diseñado para facilitar cálculos, visualización y programación en un entorno adecuado para utilizar. Proporciona una forma simple de tratar problemas y resolverlos debido a su notación numérica, que radica en el manejo de matrices eficientes, incluyendo su propio compilador, lo cual permite extender su uso permitiendo al usuario crear sus propios comandos, clases y funciones. Para evaluar la efectividad de la herramienta se analizan los datos en base al acero SAE 1045, el cual es un acero de aplicación universal que proporciona un nivel medio de resistencia mecánica y tenacidad a bajo costo con respecto a los aceros de baja aleación. Para este acero se tuvieron en cuenta distintos diámetros y medios de enfriamiento. Los diámetros elegidos son 1, 2, 3, 4 y 5 pulgadas; y los medios de enfriamientos son, agua y aceite. Estos diámetros y medios de enfriamientos fueron los elegidos debido a que se encontraron curvas con datos empíricos llamadas curvas U de Grossman las cuales fueron las más convenientes para su comparación. Pudimos apreciar que para un acero SAE 1045 templado en agua a 32 °C agitada a 0,25 m/s y templado en aceite convencional a 43 °C agitado a 0,51 m/s, se obtuvieron resultados dentro de un Cv menor a 25% para diámetros entre 1-3 pulgadas, los cuales son valores aceptables que permiten el uso del software con poco margen de error. Mientras que para mayores diámetros el Cv es mayor a 25% por lo que el sistema no logra dar buenos resultados.