Análisis y mejora de la caracterización mecánica mediante ensayos miniaturizados de aleaciones procesadas por fabricación aditiva

Abstract

El desarrollo y los avances continuos del sector industrial necesitan la optimización del proceso de producción. Además de la optimización de la máxima producción en el menor tiempo posible, en las piezas metálicas con responsabilidad estructural, se requiere una mejora continua de sus propiedades mecánicas. Así, la fabricación aditiva de materiales metálicos requiere de elevados tiempos de fabricación de las piezas y un continuo control de las propiedades de las distintas fabricaciones. Por ello, es muy conveniente realizar dicho control mediante ensayos mecánicos de probetas miniaturizadas, optimizando material, tiempo, recursos y siendo más productivos. En esta tesis se ha profundizado en el análisis de ensayos mecánicos miniaturizados haciendo uso de materiales procesados por fabricación aditiva. Un ensayo mecánico prometedor, versátil y miniaturizado que está siendo cada vez más empleado es el ensayo de micropunzonado SPT (Small Punch Test). Este ensayo optimiza no solo la cantidad de material necesaria para obtener resultados, sino que optimiza el proceso de mecanizado reduciendo en gran manera sus costes. Sin embargo, la complejidad del ensayo en sí mismo hace que las correlaciones empleadas habitualmente para estimar las propiedades mecánicas asociadas a un ensayo de tracción sean imprecisas. Además, la ductilidad de un material metálico no ha sido correlacionada con éxito entre ensayos de tracción y ensayos SPT, hasta ahora. En esta tesis se desarrollan nuevos criterios de determinación del comienzo de la inestabilidad plástica, cálculos únicos del espesor y la velocidad de deformación instantánea del ensayo SPT, metodologías para la estimación de la verdadera curva carga – desplazamiento plástico, y se propone una nueva configuración geométrica (SPT-IP) del ensayo SPT que mejora la precisión del valor del límite elástico del material.