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Prueba de resistencia para el endurecimiento de la superficie

Ilustración de la curva de fuerza del flanco de un diente

El Departamento de Procesos de Fabricación de Conformado del Laboratorio de Máquinas Herramientas e Ingeniería de Producción (WZL ) de la Universidad RWTH de Aquisgrán participa, entre otras cosas, en la investigación de procesos de mecanizado de zonas de bordes como el laminado profundo y el martilleo mecánico superficial (MOH). En el Ministerio de Salud, los impactos de alta frecuencia de una cabeza de carnero mayormente esférica producen un alisamiento de la superficie o una estructuración selectiva, se introducen tensiones compresivas residuales en la pieza de trabajo y se logra el endurecimiento del trabajo en la zona de los bordes.

Razón para usar el método de impresión

Se llevaron a cabo pruebas de recalentamiento para generar curvas de flujo para el material de base, pero esto sólo es factible hasta cierto punto para la capa superficial, ya que la producción de los especímenes recalcados con las propiedades materiales de la capa superficial sólo es posible hasta cierto punto. Es necesario que todo el diámetro de los especímenes de desecho se endurezca de acuerdo con la dureza del caso de los especímenes análogos de los flancos de los dientes. Cabe señalar que se genera una profundidad de cementación de los especímenes trastornados EHT = 3 mm, lo cual es difícil de realizar. En comparación, la profundidad de endurecimiento del caso para las muestras análogas del flanco del diente es EHT = 1.2 +/- 0.2 mm incluyendo un margen de rectificación de 0.2 mm.

Cita:
"Con el método de indentación, se seleccionó una alternativa a la prueba de la alteración. Con este método, las curvas de flujo se registran directamente en los especímenes análogos del flanco del diente, de modo que no es necesario un complicado proceso de fabricación de los especímenes. Además, el método permite generar un perfil de profundidad de las curvas de flujo y, por lo tanto, también cartografiar la región de transición entre la capa superficial endurecida y el material base". (2020)
Perfil de resistencia en la zona marginal de un espécimen de analogía de flanco de diente

Procedimiento y resultados de la prueba

Medición y resultado

Para lograr el análisis más preciso de la capa superficial, el componente fue escaneado capa por capa a intervalos de 100 µm desde la superficie hasta el núcleo. Se evaluó el valor medio de cinco puntos de medición para cada capa.

Utilizando el método de indentación según la norma DIN SPEC 4864, se obtiene una curva de resistencia desde la capa superficial hasta el núcleo del componente endurecido. Las curvas de flujo fueron proporcionadas a la WZL de la RWTH de Aquisgrán como curvas de flujo verdaderas y técnicas. En el siguiente paso, las curvas de flujo medidas se transfieren a un modelo de material que describe el comportamiento del flujo en función de la distancia a la superficie.

La figura muestra las curvas de flujo determinadas en la capa superficial endurecida hasta la zona del núcleo.

Más información sobre el proyecto WZL

En el marco del proyecto de investigación KL500/192-1 - Optimización del comportamiento de endurecimiento de los engranajes rectos a través de superficies dentarias martilladas a máquina (Optigear), financiado por el DFG, se investiga la influencia de los flancos de dientes martillados a máquina hechos de 16MnCr5 (1.7131) endurecidos a máquina en las picaduras y la fricción. Basándose en la modificación de la integridad de la superficie en forma de tensiones residuales, dureza y topografía, se establecen relaciones de causa-efecto entre el mecanizado del MOH y la capacidad de soporte de los hoyos y la fricción de los flancos de los dientes en el contacto de rodadura. La influencia del MOH en la zona del borde de los especímenes análogos del flanco de dientes de una caja cilíndrica se analiza tanto de forma experimental como simulada. 

El enfoque de simulación se aplica con el método de elementos finitos (MEF). Un factor decisivo en las simulaciones de FE es la descripción del comportamiento del material. El comportamiento del material plástico se almacena en el modelo de material usando curvas de flujo registradas. Debido al endurecimiento de la caja, el comportamiento de flujo de la capa superficial difiere del del material base, que sigue presente en el interior. Por lo tanto, en el modelo se hace una distinción entre la capa superficial y el material base. En consecuencia, se depositan modelos materiales. En trabajos anteriores, se realizaron pruebas molestas para generar curvas de flujo.

LarsUhlmann, Investigador Asociado en el Departamento de Procesos de Fabricación de Formas en el WZL

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