Estudio de la recuperación elástica en aceros avanzados de alta resistencia de doble fase

Abstract

El interés de los fabricantes de automóviles en reducir el peso en las partes estructurales del vehículo para satisfacer las políticas de consumo de combustible y mejorar la seguridad en colisiones, los han llevado a la búsqueda de nuevos materiales, hallando una gran oportunidad en los aceros avanzados de alta resistencia AHSS, como el acero de doble fase. Los procesos de conformado de varios componentes de chapa metálica de aceros de doble fase, exhiben una notable variación de la geometría después de la deformación plástica. Sin embargo, el fenómeno de la recuperación elástica y la influencia del cambio en su microestructura mediante tratamientos térmicos Intercríticos no han sido ampliamente estudiados. En el presente trabajo, se estudia la sensibilidad de la recuperación elástica bajo el efecto del cambio de propiedades mecánicas, por medio de tratamientos térmicos Intercríticos a través de ensayos experimentales de tracción uniaxial y anisotropía plástica con deformaciones entre 8 y 12%; para ello, se prepararon probetas a 0°, 45° y 90° respecto al sentido de laminación y ensayo de doblado en forma de V, midiendo el ángulo de doblado después de retirada la carga, utilizando un transportador de ángulos y verificando con mediciones en fotografías en un editor de gráficos. Bajo los resultados experimentales se implementó un modelo por elementos finitos que integra el modelo constitutivo de fluencia de anisotropía de Hill 1948, y endurecimiento isotrópico para la predicción de la recuperación elástica. Además, se investiga la capacidad de predicción de los modelos de Hill-48 y Barlat-89 de la variación del esfuerzo de fluencia y anisotropía plástica, con respecto al ángulo desde la dirección de laminación a las direcciones de 0°, 45° y 90°. Los resultados revelan un cambio en la recuperación elástica con relación al aumento de la proporción de la martensita en la microestructura del acero de doble fase, debido a la influencia de los tratamientos térmicos en el material y el aumento de su resistencia, así como la reducción de su ductilidad frente al material es su estado inicial. Adicionalmente, los valores de anisotropía y esfuerzo de fluencia a diferentes direcciones del material presentan cambios.

The interest of car manufacturers in reducing the weight of the structural parts of the vehicle to satisfy fuel consumption policies and improve safety in collisions, have led them to search for new materials, finding a great opportunity in advanced high strength steels (AHSS), such as dual phase steel. The forming processes of various sheet metal components of dual phase steels exhibit a notable variation in geometry after plastic deformation. However, the phenomenon of springback and the influence of change on its microstructure through Intercritical heat treatments have not been widely studied. In the present work, the sensitivity of springback under the effect of the change of mechanical properties is studied, by means of Intercritical heat treatments through experimental tests of uniaxial traction and plastic anisotropy with strains between 8 and 12%; For this, specimens were prepared at 0 °, 45 ° and 90 ° with respect to the rolling direction and V-shaped bend test, measuring the bend angle after the load was removed, using an angle protractor and verifying with measurements on photographs in a graphics editor. Under the experimental results, a finite element model was implemented that integrates the constitutive model of Hill 1948's anisotropy and isotropic hardening for the prediction of springback. In addition, the predictive capacity of the Hill-48 and Barlat-89 models of the yield stress variation and plastic anisotropy, with respect to the angle from the rolling direction to the directions of 0 °, 45 ° and 90°, is investigated. The results reveal a change in the springback in relation to the increase in the proportion of martensite in the microstructure of double-phase steel, due to the influence of heat treatments on the material and the increase in its resistance, as well as the reduction of its ductility against the material is its initial state. Additionally, the values of anisotropy and yield stress in different directions of the material show changes.