Evaluación del comportamiento mecánico y superficial de materiales metálicos sometidos a tratamientos de compresión mediante ondas de choque generadas por láser

Gutiérrez González, Javier (2016). Evaluación del comportamiento mecánico y superficial de materiales metálicos sometidos a tratamientos de compresión mediante ondas de choque generadas por láser. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S.I. Industriales (UPM).

Description

Title: Evaluación del comportamiento mecánico y superficial de materiales metálicos sometidos a tratamientos de compresión mediante ondas de choque generadas por láser
Author/s:
  • Gutiérrez González, Javier
Contributor/s:
  • Ocaña Moreno, Jose Luis
  • Díaz Muñoz, Marcos
Item Type: Final Project
Degree: Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales
Date: July 2016
Subjects:
Faculty: E.T.S.I. Industriales (UPM)
Department: Física Aplicada e Ingeniería de Materiales
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

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Abstract

El presente trabajo de fin de grado se ha desarrollado en el Centro Láser de la Universidad Politécnica de Madrid y ha consistido en la caracterización mecánica y superficial del acero AISI 316L tras haber sido tratado mediante el tratamiento “Laser peening” y el estudio de la estabilidad de las tensiones residuales inducidas al ser sometido a un tratamiento a 500ºC durante dos horas. El tratamiento LSP es un tratamiento mecánico superficial que consiste en la creación de ondas de choque mediante pulsos láser consecutivos que describen una trayectoria capaz de cubrir extensas áreas del material de manera versátil. Por ablación, se vaporiza una fina capa de material convirtiéndose en plasma que al estar confinado por agua, aumenta su presión bruscamente, provocando las ondas de choque. El interés de esta técnica es su capacidad de inducir tensiones residuales al deformar las primeras capas de material, consiguiendo mejoras considerables en la resistencia a fatiga y la propagación de grietas. No obstante, a su vez se descubren otro tipo de ventajas asociadas como el aumento de dureza o la resistencia a la corrosión. Existen otros tratamientos que ya han explorado este tipo de efecto, es decir, deformar el material en las primeras capas para mejorar el comportamiento a fatiga. Es el caso del “Shot Peening” que consiste en la proyección de pequeñas esferas metálicas sobre el material. Sin embargo, se han evidenciado ventajas evidentes de la técnica LSP como mayor profundidad de las tensiones o mejor acabado superficial. El material elegido para el desarrollo de este trabajo de fin de grado es el acero inoxidable austenítico AISI 316L, dado su amplio uso en la industria marítima, de equipamiento para la preparación de comidas, en aplicaciones farmacéuticas, en la industria naval, en arquitectura, centrales nucleares o implantes médicos. Tiene una excelente resistencia a la corrosión, incluso a altas temperaturas y atmósferas corrosivas y tiene buena soldabilidad. De este modo, este trabajo tiene por objetivos caracterizar este material tratado mediante la técnica LSP, con distinto número de pulsos por superficie, con 900 pulsos/cm2 y 2500 pulsos/cm2 además de su respuesta a un tratamiento a 500ºC durante dos horas. El estudio de la respuesta a altas temperaturas es importante al tener este material aplicaciones por encima de la temperatura ambiente. Tras la preparación de las distintas probetas, consistente en el corte, embutición y pulido, se han realizado el estudio microestructural y los ensayos de microdureza, para visualizar el aumento de dureza en profundidad producido por la deformación plástica. Además, se ha estimado la densidad de dislocaciones con el fin de evaluar la extensión con la que tienen lugar los procesos de recuperación durante el recocido a 500ºC en el material sometido a diferente número de pulsos láser por unidad de área. Mediante el ensayo del taladro incremental se han calculado las tensiones residuales inducidas en el material. A partir de las deformaciones –registradas mediante galgas extensométricas- provocadas por el relajamiento producido al ir taladrando el material, es posible determinar a las tensiones residuales inducidas.

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Item ID: 43831
DC Identifier: http://oa.upm.es/43831/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:43831
Deposited by: Biblioteca ETSI Industriales
Deposited on: 06 Nov 2016 08:23
Last Modified: 06 Nov 2016 08:23
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