Resumen de Modelización y optimización de nuevas ecuaciones constitutivas para la fluencia plástica de materiales metálicos policristalinos.
Victor Gutiérrez Martínez
Existen múltiples razones para abordar el estudio, la optimización y la mejora de las ecuaciones que rigen los procesos de la fluencia plástica en estado estacionario o en estados transitorios, tanto en su aspecto de ecuaciones de estado como de ecuaciones algebraicas constitutivas. Una de ellas, y no menos importante que las demás, es la de disponer de una herramienta que permita poder predecir parámetros del material al final del proceso de conformado, lo que está muy relacionado con el diseño de materiales. En el diseño de nuevos materiales (aceros, aleaciones no férricas, etc) con comportamientos especiales en cuanto a ligereza, ductilidad, resiliencia, u otras no menos importantes; se hace preciso poder reproducir el comportamiento de los materiales en el conformado, de modo que a partir de la reproducción y bajo determinadas condiciones se pueda garantizar una capacidad de predicción sobre los tamaños de grano finales, las estructuras de la funciones de densidad de las distribuciones de los granos, la fracción de material recristalizado cuando esto acaece y muchos otros aspectos de interés. Todos ellos ligados en la actualidad o una disminución en los costes de producción de los materiales, a una mayor versatilidad de los mismos y a poder alcanzar unas condiciones de prestación que se pueden describir como extremas, en cuanto a comportamientos, superplásticos, a comportamientos de dureza extremada o especial, etc. Esta es una línea general de la investigación aplicada que se viene realizando en el grupo de trabajo en el cual se ha desarrollado esta investigación, tanto en el CENIM, grupo PROMECO como en la UCLM, grupo IMACI. Siguiendo al línea anterior pero centrando el problema en las condiciones de conformado, se debe hacer hincapié en que en la actualidad la industria demanda materiales capaces de soportar situaciones de trabajo a altas temperaturas y elevadas tensiones. Los nuevos desarrollos tecnológicos hacen interesante predecir el comportamiento de los materiales en procesos de conformación a altas temperaturas. Las condiciones, desde el punto de vista experimental, de alta temperatura y alta velocidad de deformación en el conformado, presentan un alto interés por dos razones: a. Permiten modificar la estructura del material para conseguir mejores respuestas del mismo en cuanto a ductilidad y otras propiedades mecánicas. b. Permite simular procesos industriales bajo el enfoque de la modelización, con la intención de conseguir predicciones Estas razones son suficientes para investigar los procesos físicos que se desarrollan en estos materiales a altas temperaturas. Procesos como el de difusión a través de la red, a lo largo de fronteras de grano, por dislocaciones u otros más complejos como los de deslizamiento por granos adyacentes o trepado de dislocaciones, entre otros serán el soporte físico de números modelos matemáticos. Estos procesos tenidos en cuenta de forma individual o concurrente dan lugar a la denominada deformación plástica o fluencia plástica, en nuestro caso en caliente, que sufren los materiales sometidos a elevadas temperaturas. Los principales trabajos en esta línea arrancan en la mitad del siglo XX. Se trata de trabajos de base física y metalúrgica. Afrontando, unos, la modelización de procesos, por ejemplo Garofalo [1], mientras en otros trabajos como los de Harper y Nabarro [2,3] se utilizan ecuaciones fenomenológicas buscando la modelización en ausencia de una base física fundamentada (en este sentido modelizan físicamente concepto que no tiene el mismo sentido que el de modelización en el marco matemático). Otros autores como Ruano y Sherby [4] han ido a una síntesis de física, ingeniería y modelización matemática. Se comienza así una línea de investigación en esta área de la modelización basada en principios físicos y metalúrgicos, auxiliados por las herramientas de la modelización matemática, optimización y análisis estadístico, en la que el presente trabajo no es sino un paso más.
