Tensiones residuales en alambres de acero trefilados
- Autores: José Miguel Atienza Riera
- Directores de la Tesis: Manuel Elices Calafat (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad Politécnica de Madrid ( España ) en 2001
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Andrés Valiente Cancho (presid.), J. Ruiz Hervías (secret.), Miguel Angel Astiz Suárez (voc.), José Fernández Sáez (voc.), José Luis Pérez Castellanos (voc.)
- Materias:
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- Tesis en acceso abierto en: Archivo Digital UPM
- Resumen
El alambre de acero eutectoide trefilado es un material de gran interés industrial. Se emplea masivamente en las obras de hormigón pretensado, en los cables de la minería y de la industria pesquera y en la industria del automóvil como hilos muy finos para refuerzo de neumáticos. El proceso de trefilado con el que se obtienen estos alambres es una de las más antiguas operaciones de conformado de metales. Consiste esencialmente en reducir las dimensiones de una barra haciéndola pasar a través de una matriz por estirado en frío. Uno de los problemas, aún no resuelto satisfactoriamente, en la fabricación de este material, es la eliminación de las tensiones residuales producidas durante el trefilado. En el proceso, los alambres sufren una gran deformación plástica que origina su aparición, pudiendo llegar a tener una gran influencia en el comportamiento mecánico de los alambres y en su durabilidad. La presencia de tensiones residuales de tracción en la superficie puede favorecer la formación de fisuras que pueden acortar la vida del alambre por fatiga cuando se encuentra sometido a cargas variables o bien producir roturas frágiles por corrosión bajo tensión. Los fabricantes conocen los efectos dañinos de las tensiones residuales y tratan de paliar su influencia mediante tratamientos termomecánicos después del trefilado. Hoy en día, estas técnicas siguen siendo más un arte que una ciencia, debido a la escasez de datos fiables. Lo poco que se sabe es celosamente guardado por cada fabricante. En esta tesis se han combinado las más modernas técnicas experimentales (difracción de rayos X y neutrones) y numéricas (elementos finitos) para estudiar las tensiones residuales generadas en los alambres de acero durante el proceso de trefilado, tratando de explicar los tres aspectos básicos del problema: la generación de las tensiones durante el proceso, la modificación de las mismas en los tratamientos posteriores y la influencia que tienen esas tensiones en las propiedades finales de los alambres. En primer lugar, se ha explicado cómo se genera un perfil de tensiones residuales en el alambre trefilado, con tracciones en la superficie y compresiones en el centro, debido fundamentalmente a la deformación inhomogénea producida en el conformado. Se ha estudiado la influencia de los distintos parámetros del trefilado en el perfil final de tensiones, mostrando que con una elección adecuada de los mismos se puede reducir de forma importante dicho perfil. A continuación, se ha explicado cómo los tratamientos posteriores al trefilado modifican el perfil de tensiones residuales. Se han estudiado los principales tratamientos empleados en la industria: el paso por una última matriz de reducción mínima, el enderezado por flexiones rotativas y el estabilizado. Finalmente, se ha puesto de manifiesto la influencia de las tensiones residuales en las propiedades finales del alambre de acero. Se ha mostrado cómo la existencia de un perfil de tensiones residuales puede reducir el límite elástico y aumentar la relajación de los alambres trefilados, pudiendo hacer inaceptable al material según Norma.
