Análisis computacional de la influencia de la microestructura superficial de un acero AISI 1020 cementado en el comportamiento de los esfuerzos mediante simulación de ensayo de rayado.
Este trabajo tiene como objetivo estudiar la influencia de la microestructura superficial de un acero AISI 1020 cementado, en el comportamiento de los esfuerzos, mediante simulación de ensayo de rayado. Para esto se realiza la cementación al acero y se obtiene la imagen metalográfica, la cual pasa p...
- Autores:
-
Barrero Arciniegas, José Alexis
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2021
- Institución:
- Universidad de Ibagué
- Repositorio:
- Repositorio Universidad de Ibagué
- Idioma:
- spa
- OAI Identifier:
- oai:repositorio.unibague.edu.co:20.500.12313/4959
- Acceso en línea:
- https://hdl.handle.net/20.500.12313/4959
- Palabra clave:
- Acero AISI 1020 - Cementado
Acero AISI 1020 - Cementado - Metalografía
Acero AISI 1020 - Cementado - Software 00F2
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Este trabajo tiene como objetivo estudiar la influencia de la microestructura superficial de un acero AISI 1020 cementado, en el comportamiento de los esfuerzos, mediante simulación de ensayo de rayado. Para esto se realiza la cementación al acero y se obtiene la imagen metalográfica, la cual pasa por un tratamiento y por el software OOF2 en el cual se realiza el enmallado, por último esta es exportada a Abaqus CAE para realizar los modelos real e ideal, ejecutar las simulaciones y de allí obtener los resultados de esfuerzos de Von Mises, S11, máximos principales y deformaciones, al final se determina que al tener en cuenta la microestructura los resultados de esfuerzos y deformaciones difieren de aquellos en donde no se tuvo en cuenta. |
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K. Lee, K. P. Marimuthu, C.-L. Kim, y H. Lee, «Scratch-tip-size effect and change of friction coefficient in nano / micro scratch tests using XFEM», Tribol. Int., vol. 120, pp. 398-410, abr. 2018, doi: 10.1016/j.triboint.2018.01.003. J. A. Toque, M. K. Herliansyah, M. Hamdi, A. Ide-Ektessabi, y I. Sopyan, «Adhesion failure behavior of sputtered calcium phosphate thin film coatings evaluated using microscratch testing», J. Mech. Behav. Biomed. Mater., vol. 3, n.o 4, pp. 324-330, may 2010, doi: 10.1016/j.jmbbm.2010.01.002. G. A. Rodríguez-Castro et al., «Damage Mechanisms in AISI 304 Borided Steel: Scratch and Daimler-Benz Adhesion Tests», Mater. Res., vol. 18, n.o 6, pp. 1346-1353, nov. 2015, doi: 10.1590/1516-1439.025515. A. Amanov, «Surface engineering-controlled tribological behavior and adhesion strength of Ni-Cr coating sprayed onto carburized AISI 4340 steel substrate», Surf. Coat. Technol., vol. 370, pp. 144-156, jul. 2019, doi: 10.1016/j.surfcoat.2019.04.087. J.-D. Kamminga, P. F. A. Alkemade, y G. C. A. M. Janssen, «Scratch test analysis of coated and uncoated nitrided steel», Surf. Coat. Technol., vol. 177-178, pp. 284-288, ene. 2004, doi: 10.1016/j.surfcoat.2003.09.006. A. C. Rovani, R. Breganon, G. S. de Souza, S. F. Brunatto, y G. Pintaúde, «Scratch resistance of low-temperature plasma nitrided and carburized martensitic stainless steel», Wear, vol. 376-377, pp. 70-76, abr. 2017, doi: 10.1016/j.wear.2017.01.112. G. A. Rodríguez-Castro et al., «Multi-pass scratch test behavior of AISI 316L borided steel», Surf. Coat. Technol., vol. 307, pp. 491-499, dic. 2016, doi: 10.1016/j.surfcoat.2016.09.017. A. Dalmau, W. Rmili, D. Joly, C. Richard, y A. Igual-Muñoz, «Tribological Behavior of New Martensitic Stainless Steels Using Scratch and Dry Wear Test», Tribol. Lett., vol. 56, n.o 3, pp. 517-529, dic. 2014, doi: 10.1007/s11249-014-0429-6. A. Paar, «Mechanical surface characterization». 2018. S. Ndlovu, K. Durst, y M. Göken, «Investigation of the sliding contact properties of WC-Co hard metals using nanoscratch testing», Wear, vol. 263, n.o 7-12, pp. 1602-1609, sep. 2007, doi: 10.1016/j.wear.2006.11.044. N. X. Randall, G. Favaro, y C. H. Frankel, «The effect of intrinsic parameters on the critical load as measured with the scratch test method», Surf. Coat. Technol., vol. 137, n.o 2-3, pp. 146-151, mar. 2001, doi: 10.1016/S0257-8972(00)01097-5. L. Feng et al., «Fundamentals and characterizations of scratch resistance on automotive clearcoats», Prog. Org. Coat., vol. 125, pp. 339-347, dic. 2018, doi: 10.1016/j.porgcoat.2018.09.011. L. Huang, K. Xu, J. Lu, B. Guelorget, y H. Chen, «Nano-scratch and fretting wear study of DLC coatings for biomedical application», Diam. Relat. Mater., vol. 10, n.o 8, pp. 1448-1456, ago. 2001, doi: 10.1016/S0925-9635(00)00501-X. L. Huang, J. Lu, y K. 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Jarfors, «Load effect on scratch micro-mechanisms of solution strengthened Compacted Graphite Irons», Tribol. Int., vol. 133, pp. 182-192, may 2019, doi: 10.1016/j.triboint.2019.01.010. N. Panich y Y. Sun, «Mechanical characterization of nanostructured TiB2 coatings using microscratch techniques», Tribol. Int., vol. 39, n.o 2, pp. 138-145, feb. 2006, doi: 10.1016/j.triboint.2005.04.006. B. D. Beake, J. L. Endrino, C. Kimpton, G. S. Fox-Rabinovich, y S. C. Veldhuis, «Elevated temperature repetitive micro-scratch testing of AlCrN, TiAlN and AlTiN PVD coatings», Int. J. Refract. Met. Hard Mater., vol. 69, pp. 215-226, dic. 2017, doi: 10.1016/j.ijrmhm.2017.08.017. S. Chen, G. Ma, H. Wang, P. He, H. Wang, y M. Liu, «Evaluation of adhesion strength between amorphous splat and substrate by micro scratch method», Surf. Coat. Technol., vol. 344, pp. 43-51, jun. 2018, doi: 10.1016/j.surfcoat.2018.02.073. E. Akman y E. Cerkezoglu, «Compositional and micro-scratch analyses of laser induced colored surface of titanium», Opt. Lasers Eng., vol. 84, pp. 37-43, sep. 2016, doi: 10.1016/j.optlaseng.2016.03.026. T. Ohashi, L. Roslan, K. Takahashi, T. Shimokawa, M. Tanaka, y K. Higashida, «A multiscale approach for the deformation mechanism in pearlite microstructure: Numerical evaluation of elasto-plastic deformation in fine lamellar structures», Mater. Sci. Eng. A, vol. 588, pp. 214-220, dic. 2013, doi: 10.1016/j.msea.2013.09.032. ASTM International, «Standard Test Methods for Rockwell Hardness and Rockwell Superficial Hardness of Metallic Materials». C. Martinez Bencardino, «Estadistica y muestreo». Ecoe Ediciones, 2012. A. P. Guliaev, «Metalografia Tomo I». MatWeb Material Property Data, «AISI 1080 Steel, annealed at 790°C (1450°F), furnace cooled 11°C (20°F) per hour to 650°C (1200°F), air cooled, 25 mm (1 in.) round». |
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Pérez Ruíz, Eduardo Alberto7e9d5c35-9e85-4d6d-94b8-3bd9ffef2ef6-1Barrero Arciniegas, José Alexis64f31e63-917c-4a42-88e5-432fd9584ec2-12025-04-03T22:02:48Z2025-04-03T22:02:48Z2021Este trabajo tiene como objetivo estudiar la influencia de la microestructura superficial de un acero AISI 1020 cementado, en el comportamiento de los esfuerzos, mediante simulación de ensayo de rayado. Para esto se realiza la cementación al acero y se obtiene la imagen metalográfica, la cual pasa por un tratamiento y por el software OOF2 en el cual se realiza el enmallado, por último esta es exportada a Abaqus CAE para realizar los modelos real e ideal, ejecutar las simulaciones y de allí obtener los resultados de esfuerzos de Von Mises, S11, máximos principales y deformaciones, al final se determina que al tener en cuenta la microestructura los resultados de esfuerzos y deformaciones difieren de aquellos en donde no se tuvo en cuenta.This work has a purpose an it is to study the influence of the superficial microstructure of carburized steel AISI 1020, in the behaviour of the stresses, through scratch test simulation. For this, it is made the carburizing to the steel to gets the metallography picture, which goes through a treatment and then to the software OOF2 where it is made the mesh, by the last, this is export to Abaqus CAE to create real and ideal models, run the simulations and from there to get the results of Von Mises, S11, main highs stresses and strain, finally is getting that having a microstructure the stresses an strain results change respect to those that did not have microstructure.PregradoIngeniero MecánicoIntroducción.....11 Capítulo 1 : Objetivos.....12 1.1. Objetivo General.....12 1.2. Objetivos Específicos.....12 Capítulo 2 : Revisión de la literatura.....13 Capítulo 3 : Materiales y método.....19 3.1. Variables involucradas durante la simulación.....19 3.2. Metalografía y obtención de imagen.....20 3.2.1. Tratamiento de Cementación.....20 3.2.2. Metalografía.....21 3.3. Tratamiento imagen metalográfica.....21 3.4. Creación de malla con software OFF2.....23 3.5. Creación del modelo con Abaqus.....26 3.5.1. Indentador.....26 3.5.2. Propiedades Mecánicas.....26 3.5.3. Ensamblaje, ajuste de pasos e interacción entre sustrato/indentador.....27 3.5.4. Carga, sujeciones y longitud de rayado.....28 3.6. Convergencia.....29 3.7. Modelo Ideal.....33 Capítulo 4 : Resultados.....37 4.1. Simulaciones del Modelo Computacional Real.....38 4.1.1. Esfuerzos de Von Mises del modelo real.....38 4.1.2. Esfuerzos S11 del modelo real.....39 4.1.3. Esfuerzos Máximos Principales del modelo real.....40 4.1.4. Esfuerzos Mínimos Principales del modelo real.....40 4.1.5. Deformaciones PEEQ del modelo real.....41 4.2. Simulaciones del Modelo Computacional Ideal.....42 4.2.1. Esfuerzo de Von Mises del modelo ideal.....43 4.2.2. Esfuerzos S11 del modelo ideal.....43 4.2.3. Esfuerzos Máximos Principales del modelo ideal.....44 4.2.4. Esfuerzos Mínimos Principales del modelo ideal.....45 4.2.5. Deformaciones PEEQ del modelo ideal.....46 Capítulo 5 : Análisis de resultados.....47 5.1. Análisis del efecto de la microestructura de la capa cementada en los esfuerzos.....47 5.2. Análisis del efecto de la microestructura en las deformaciones PEEQ.....51 5.3. Análisis del efecto de la carga y el coeficiente de fricción.....53 Capítulo 6 : Conclusiones.....56 Capítulo 7 : Referencias Bibliográficas.....5883 páginasapplication/pdfBarrero Arciniegas, J.A. (2021). Análisis computacional de la influencia de la microestructura superficial de un acero AISI 1020 cementado en el comportamiento de los esfuerzos mediante simulación de ensayo de rayado. [Trabajo de grado, Universidad de Ibagué]. https://hdl.handle.net/20.500.12313/4959https://hdl.handle.net/20.500.12313/4959spaUniversidad de IbaguéIngenieríaIbaguéIngeniería MecánicaK. Lee, K. P. Marimuthu, C.-L. Kim, y H. Lee, «Scratch-tip-size effect and change of friction coefficient in nano / micro scratch tests using XFEM», Tribol. 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