Diseño y construcción de un dispositivo para realizar ensayos de compresión plana tipo Ford a temperaturas moderadas

Abstract

El presente trabajo consiste en el diseño y construcción de un dispositivo de compresión plana tipo “Ford”, capaz de llevar a cabo ensayos sobre aluminios y aceros de uso naval. El mismo, es capaz de proporcionar las propiedades mecánicas de dichos materiales bajo condiciones de deformación plana y puede ser empleado en la simulación de procesos de laminación en caliente, ya que en ambos modos de deformación se obtienen texturas cristalográficas similares. Dicho dispositivo posee la capacidad de acoplarse a la máquina universal de ensayos mecánicos de 250 kN de capacidad, de la que se dispone en la Fundación Instituto de Ingeniería. Los principales parámetros que se consideraron para el diseño del mismo son: dimensiones de los indentores, alineación, coeficiente de fricción, tasa de deformación y temperatura del ensayo. El diseño, además de acoplarse a la máquina universal de ensayos, debió ajustarse tanto al espacio disponible como a las condiciones de operación de dicho equipo. El presente trabajo comprende una revisión bibliográfica y estudio de antecedentes del Dispositivo de Compresión Plana Tipo Ford, luego gracias a una tormenta de ideas se presentaron varias propuestas para la construcción del mismo, posteriormente se realizó el proceso de toma de decisiones y la ingeniería de detalles de la opción elegida. Adicionalmente, se incluyen planos de los elementos diseñados, un manual de operación para el correcto funcionamiento del equipo, y finalmente, conclusiones y recomendaciones para mejorar, a futuro, el desempeño del dispositivo.

In order to encourage the production of naval vessels in our country, a joint project between the Universidad Central de Venezuela (UCV) and the Fundación Instituto de Ingeniería (FII) has been established. For this purpose, UCV has been represented by the School of Metallurgical Engineering and Materials Science and the School of Mechanical Engineering. The first stage of the project involves the manufacture of an accessory for conducting “Ford” plane strain compression tests (FPSCTs) at elevated temperatures in aluminum alloys. The second stage involves the upgrading of the accessory in order to carry out tests in steels for naval applications. FPSCTs conducted with this accessory will allow the determination of important information concerning the mechanical behavior of the tested materials under, for example, hot rolling operations. Also, such tests could be employed in order to study the microstructural evolution of these materials under the aforementioned deformation conditions. This possibility arises from the fact that the crystallographic textures develop in rolling and plane strain compression are similar. The accessory will be employed in conjunction with an universal testing machined of 250 kN capacity, available at the FII. The main parameters to be considered are indentors dimensions, alignment, friction coefficient, strain rate and deformation temperature. The accessory should be able to fit into the available space in the testing machine and comply with its operation conditions. Once operative, the FII will be able to provide research services regarding the conduction of FPSCTs at elevated temperatures. Such tests would be useful to metalworking industries interested in the determination of the mechanical behavior of materials under these conditions. The present study involves a literature review and analysis of previous work carried out in this field. Also, several options for the construction of the accessory are analyzed. Detailed sketches of the different elements composing the dispositive are provided, as well as an operation manual for its correct use. Conclusions and suggestions for improving the prototype are also provided in this study.