Modelización y análisis del proceso de forja de componentes mecánicos obtenidos a partir de material nanoestructurado

Abstract

En esta Tesis Doctoral se aborda un estudio relativo a la viabilidad de obtener componentes mecánicos de estructura submicrométrica y/o nanométrica a partir de materiales previamente procesados mediante SPD por ECAE. Para ello, se realiza previamente un estudio conducente a la determinación de las leyes de fluencia de la AA5083, previamente procesada por ECAE, en función de la temperatura y de la velocidad de forjado. Posteriormente, se realizan los diseños de las matrices necesarias para la forja de este material y se realizan ensayos experimentales con los equipos presentes en la Universidad Pública de Navarra, analizando las propiedades mecánicas de los elementos mecánicos fabricados. Asimismo, se realizan simulaciones por elementos finitos del proceso de forja convencional y del proceso de forja isoterma, comparando los resultados obtenidos con los ensayos reales. Se muestra que se alcanza una alta precisión en los resultados obtenidos. Además, se realiza una comparativa entre los procesos de forja isoterma y forja convencional cuando se fabrican diferentes componentes mecánicos a partir de material, tanto en estado recocido como previamente procesado por ECAE. Con la presente Tesis Doctoral se realiza un estudio completo y con profundidad del proceso de forja de material previamente procesado mediante SPD por ECAE, ampliando el conocimiento de este tipo de materiales y demostrando la viabilidad de la obtención de elementos mecánicos con estructura submicrométrica y/o nanométrica.

This Ph. D. Thesis deals with the feasibility of manufacturing mechanical components with submicrometric and/or nanometric structure by means of materials previously SPD processed with ECAE. To this end, a preliminary study on the assessment of the previously ECAE processed AA5083 flow rules is made as a function of temperature and forging velocity. Subsequently, the design of the dies required for the forging of this material is carried out and experimental tests are performed with the equipment belonging to the Public University of Navarre in order to analyse the mechanical properties of the manufactured mechanical elements. In addition, finite element simulations of both traditional forging and isothermal forging are carried out comparing these results with those obtained in the real tests. It is shown that a high degree of accuracy is achieved in the results obtained. Furthermore, a comparative study is made between the traditional forging and the isothermal forging when different mechanical components are manufactured both annealed or previously ECAE processed. With the present Ph. D. Thesis, a complete and deep study is made on the forging of previously SPD processed material with ECAE. This widens the knowledge about this kind of materials and it demonstrates the feasibility of obtaining mechanical elements with submicrometric and/or nanometric structure.