Simulación numérica microestructural en el estudio del maquinado de aceros al carbono resulfurados
Las inclusiones de sulfuro de manganeso (MnS) son compuestos no metálicos formados en acero por la reacción entre
azufre (S) y manganeso (Mn). La formación de inclusiones de MnS es esperada y deseada durante el proceso de
manufactura de aceros en los que la maquinabilidad es una característica importante. Durante el mecanizado, estas
inclusiones tienen un efecto de concentración de esfuerzos en el acero que facilita el rompimiento de la viruta. Este efecto
está determinado por factores como el tamaño, la forma y la distribución de las inclusiones en la matriz metálica. Varios
estudios experimentales han sido realizados para estudiar estos factores, sin embargo, no existen modelos numéricos
consolidados sobre este tema. El presente trabajo estudió, mediante un modelo numérico computacional, la relación entre
la microestructura de dos aceros para construcción mecánica (composición base AISI 1045) y su maquinabilidad. El
modelo numérico propuesto se enfocó en el estudio de los campos de esfuerzo generados en el acero durante los procesos
de corte, considerando varios aspectos microestructurales (principalmente las inclusiones de MnS). Los esfuerzos
resultantes se simularon con base en mediciones experimentales de las fuerzas de corte y de avance durante el torneado.
Fue observada una buena correlación entre el modelo numérico y los resultados experimentales. El análisis numérico
evidenció que las inclusiones actúan como concentradores de esfuerzos y que su morfología y distribución influyen en la
maquinabilidad del material.
Simulación numérica microestructural en el estudio del maquinado de aceros al carbono resulfurados
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DOI: 10.22533/at.ed.47823270613
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Palavras-chave: método de elementos finitos, acero resulfurado, inclusiones de MnS, campos de esfuerzo, mecanizado.
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Keywords: finite element method, resulfurized steel, MnS inclusions, stress fields, machining.
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Abstract:
Manganese sulfide (MnS) inclusions are non-metallic compounds formed in steel by the reaction between sulfur (S) and
manganese (Mn). The formation of MnS inclusions is expected and desired during the manufacturing process of steels in
which machinability is an important characteristic. During machining, such inclusions have a stress concentration effect
on the steel that facilitates chip breaking. This effect is determined by factors such as the size and shape of the inclusions,
and their distribution in the metal matrix. Several experimental studies have been carried out to study these factors,
however, there are no consolidated numerical models on this subject. The present work studied, through a numerical
model, the relationship between the microstructure of two steels for mechanical construction (AISI 1045 base
composition) and their machinability. The proposed numerical model focused on the study of the stress fields generated in
the steel during cutting processes, considering various microstructural aspects (mainly MnS inclusions). The resulting
stresses were simulated based on experimental measurements of cutting and feed forces during turning. A good
correlation between the numerical model and the experimental results was observed. The numerical analysis confirmed
that the inclusions act as stress concentrators and that their morphology and distribution influence the machinability of the
material.
- Pablo Correa
- Edwan Anderson Ariza
