Nuevos Materiales Para Aplicaciones Tradicionales Fabric a Dos Metal

ESTUDIO DEL EMPLEO DE NUEVOS MATERIALES PARA LAS APLICACIONES TRADICIONALES DE LOS FABRICADOS METLICOSMayo 2009

Este Estudio se enmarca dentro del II Plan de Competitividad de la Empresa Valenciana del Sector Metal, promovido por el IMPIVA y con la cofinanciacin del financiacin Programa Operativo FEDER (Fondo Europeo de Desarrollo Regional)PROMOVIDO POR: COFINANCIADO POR POR:

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Estudio del empleo de nuevos [email protected]

ndice1. INTRODUCCIN 2. SECTORES PRODUCTIVOS EN LA COMUNIDAD VALENCIANA 2.1. PRIMERA TRANSFORMACIN Y SEMIPRODUCTOS 2.2. MAQUINARIA Y BIENES EQUIPO 2.3. CARPINTERIA METLICA 2.4. MOLDE, MATRICERA, ESTAMPACIN Y FUNDICIN 2.5. COMPONENTES ELCTRICOS/ELECTRNICOS 2.6. ELEMENTOS DE ILUMINACIN 2.7. TRATAMIENTOS SUPERFICIALES 2.8. INDUSTRIA AUXILIAR MECNICA AR 2.9. ARTE EN METAL 2.10. COMPONENTES AUTOMOCIN 2.11. OTROS PRODUCTOS METLICOS 3. ALTERNATIVAS A LOS MATERIALES UTILIZADOS ACTUALMENTE 3.1. ACEROS AVANZADOS DE ALTA RESISTENCIA (AHSS) 3.1.1. Definicin y Clasificacin de los AHSS 3.1.2. Metalurgia de los AHSS 3.1.2.1. Aceros Fase Dual (DP (DP) 3.1.2.2. Aceros con Plasticidad Inducida por Transformacin (TRIP) 3.1.2.3. Aceros de Fase Compleja (CP) 3.1.2.4. Aceros Martensticos (MS) 3.1.2.5. Aceros Ferrtico Ferrtico-Baintico (FB) 3.1.2.6. Aceros con Plasticidad Inducida por Unin (TWIP) 3.1.2.7. Aceros Formados en Caliente (HF) 3.1.2.8. Aceros Tratables Trmicamente Pos-formado (PFHT) 3.1.3. Aplicaciones de los AHSS 3.1.4. Evolucin de los AHSS 3.2. MAGNESIO Y ALEACIONES DE MAGNESIO 3.2.1. Caractersticas del Magnesio 3.2.2. Identificacin de las Aleaciones de Magnesio 3.2.3. Elementos de Aleacin 3.2.4. Aleaciones de Magnesio Fundidas 3.2.5. Aleaciones de M Magnesio Forjadas 3.2.6. Aplicaciones del Magnesio y Aleaciones de Magnesio 3.2.7. Investigacin y Desarrollo del Magnesio y sus Aleaciones 3.3. TITANIO Y ALEACIONES DE TITANIO 3.3.1. Historia 3.3.2. Caractersticas Generales y Propiedades Fsicas 3.3.3. Aleaciones y Diagramas de Fase 3.3.4. Desarrollo Microestructural 3.3.5. Propiedades MecnicasAIMME - Instituto Tecnolgico Metalmecnico. Parque Tecnolgico, Avda. Leonardo Da Vinci, 38. 46980 PATERNA (Valencia) SPAIN. Tel.: +34 96 131 85 59. Fax: +34 96 131 81 68 2 de 94



3.3.6. Propiedades qumicas y comportamiento a corrosin 3.3.7. Seleccin de las Aleaciones de Titanio y Aspectos de Diseo 3.3.8. Aplicaciones 3.4. ALUMINIO Y ALEACIONES DE ALUMINIO 3.4.1. Caractersticas del Aluminio 3.4.2. Sistemas de Designacin de Aleaciones y Tratamientos Trmicos 3.4.2.1. Aleaciones de Aluminio Forjadas 3.4.2.2. Aleaciones de Aluminio Fundidas 3.4.2.3. Tratamientos Trmicos 3.4.3. Propiedades Mecnicas para Aleaciones de Aluminio Forjadas y Fundidas 3.4.4. Desarrollo de las Aleaciones y Procesos de Fabricacin para el Al Aluminio 3.4.4.1. Aleaciones de Aluminio Aluminio-Litio 3.4.4.2. Nuevas Aleaciones de Aluminio para la Automocin 3.4.4.3. Espumas de Aluminio 3.4.4.4. Compuestos de Matriz Metlica base Aluminio 3.4.4.5. Soldadura por Friccin ( (Friction Stir Welding, FSW) 3.5. NQUEL Y ALEACIONES DE NQUEL 3.5.1. Propiedades del Nquel y Aleaciones de Nquel 3.5.2. Aplicaciones y Caractersticas del Nquel y Aleaciones de Nquel 4. CONCLUSIONES 5. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

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EMPLEO DE NUEVOS MATERIALES PARA LAS APLICACIONES TRADICIONALES DE LOS LEO FABRICADOS METLICOS

1. INTRODUCCINEn la actualidad las empresas se encuentran enfrentadas a profundos cambios ocasionados por la tecnologa, la competencia global y nuevas formas de operar. El sector Metalmecnico de la Comunidad Valenciana, no es ajeno a estos cambios, adems por tener una amplia relevancia debe potenciar los avances tecnolgicos que permit n desarrollar una infraestructura de indu ebe permitan industrias duras que respondan a los requerimientos del desarrollo productivo sectorial. En los ltimos aos, el equipamiento y la organizacin de los procesos industria industriales del sector metalmecnico han sufrido una profunda reestructuracin. En ese nuevo entorno de la demanda se constata la necesidad de estar en permanente contacto con el mercado, para atender rp rpidamente a las nuevas tendencias y producir una gran diversidad de productos en series pequ diversidad pequeas o medianas, con flexibilidad, calidad y productividad. Hasta hace aproximadamente 50 aos, los nicos materiales utilizados en aplicaciones de ing ingeniera o estructurales eran los metales, sin embargo, la creciente demanda de materiales con demanda propiedades cada vez ms especficas, como resistencia qumica en ambientes altamente agr agresivos, la resistencia a alta temperatura, la resistencia al desgaste y el bajo peso, motiv la apl aplicacin y el desarrollo de nuevos materiales con mejores prestaciones mecnicas. Por todo esto, constantemente se buscan alternativas para mejorar a los materiales tradicionales o reemplaza reemplazarlos con nuevas materias primas y superar de la mejor forma posible sus desventajas. Entre esos materiales se tienen las aleaciones superplsticas, los nuevos aceros refractarios e sos inoxidables, las aleaciones con memoria de forma, las aleaciones para pulvimetalurgia, las ale aleaciones magnticas y con propiedades elctricas especiales, los nanoestructurados y los vidrios nanoestructurados metlicos, con propiedades magnticas muy particulares, las aleaciones ligeras con buena rel relacin resistencia/peso, etc. Para dar una idea de las tendencias en desarrollo e investigacin en materiales metlicos, se presentan los campos sealados por el programa de materiales metlicos Euram de la Comun os Comunidad Econmica Europea (CEE). Mejoramiento de las aleaciones de aluminio clsicas y desarrollo de otras nuevas para uso en la industria del transporte, en donde la relacin de propiedades mecnicas a peso espec propiedades especfico es muy importante. Desarrollo de nuevas aleaciones de aluminio, magnesio y titanio mediante tcnicas de pu pulvimetalurgia. Desarrollo de aleaciones livianas superplsticas. Desarrollo de aleaciones de aluminio y de magnesio utilizando tcnicas de solidificacin utilizando rpida en atmsfera inerte y tcnicas de vaciado, como la llamada "rheocasting". Simplificacin de mtodos de obtencin de aleaciones de titanio. Desarrollo de nuevas aleaciones de magnesio con resistencias mejoradas, ta tanto mecnicas como qumicas, y que se adapten a las tcnicas de vaciado modernas (thixoc ixocasting). Obtencin de nuevos materiales para contactos elctricos y electrnicos para sustituir a los usados actualmente, como la plata, el platino y el oro. Desarrollo de nuevas tecnologas para el tratamiento de superficies de los materiales para maquinaria y herramientas de corte, aleaciones de magnesio y acero y contactos elctricos, para protegerlos de la erosin provocada por el fenmeno del arco elctrico Creacin de materiales metlicos magnticos de alto rendimiento y poco costosos. n




Desarrollo de tcnicas para colado de componentes de paredes delgadas.

De esta manera es necesario conocer de primera mano cuales son los materiales utilizados en la actualidad para la fabricacin de piezas y cules son las posibles alternativas de materiales a avanzados de fabricacin teniendo en cuenta los progresos en investigacin, desarrollo e inn innovacin.

2. SECTORES PRODUCTIVOS Y MATERIALES UTILIZADOS EN LA COMUNIDAD VALENCIANATeniendo en cuenta el Estudio Tecnolgico del Sector del Metal de la Comunidad Valenciana iendo realizado por FEMEVAL (Federacin Empresarial Metalrgica Valenciana) y AIMME (Asociacin de Investigacin de la rama Metalmecnica, afines y conexas), se han identifi identificado las actividades que se encuentran en el sector metalmecnico de la comunidad valenciana y son las s siguientes: a) primera transformacin y semiproductos, b) maquinaria y bienes equipo, c) carpi carpintera metlica, d) molde, matricera, estampacin y fundicin, e) componentes elctr fundicin, elctricos/electrnicos, f) elementos de iluminacin, g) tratamientos superficiales, h) industria auxiliar metalmecnica, i) arte en metal, j) componentes de automocin y k) otros productos metlicos, donde se utilizan diversas materias primas para la obtencin de sus productos. A continuacin enumeramos las actividades y resaltamos las materias primas utilizadas.

2.1. PRIMERA TRANSFORMACIN Y SEMIPRODUCTOSLa actividad industrial que desarrolla esta industria engloba a los procesos de transf transformacin del material metlico como materia prima en semiproductos a usar por otras actividades de fabric fabricacin. Como principales procesos podemos distinguir: procesos de laminacin, procesos de e extrusin, procesos de conformado en caliente, procesos de fun fundicin. Las actividades relacionadas con los procesos mencionados anteriormente y que podramos especificar son las siguientes: Fabricacin de productos bsicos de hierro, acero y ferroaleaciones Tubos de hierro, acero y accesorios Estirado en fro Laminado en fro Produccin de perfiles en fro por conformacin con plegado Trefilado en fro Produccin y primera transformacin de metales preciosos y de otros metales no frreos: metales preciosos, aluminio, plomo, zinc, estao, cobre y otros metales no frreos (incluye no (incluyendo recuperacin)

Como materias primas encontramos metales frreos y no frreos, de los que podemos destacar: acero, zamak, aluminio y latn. Como productos y mercados se identificaron los siguientes: Automocin. Grifera, sanitarios, auxiliares, etc. iliares, Iluminacin. Construccin. Joyera y bisutera.




Este sector se encuentra acusado por el aumento de los costes de materia prima a nivel global, repercutiendo en la estructura de su negocio. Adems se estn popularizando otros materiales para los productos que fabrican, tales como: aleaciones de metales ligeros (Titanio y Magnesio), os materiales polimricos, materiales pulvimetalrgicos, etc. La variedad de tipos de materiales y las crecientes exigencias en calidad de los semiproductos hace que este sector est en continua este evolucin. Ante los cada vez mayores consumos de materiales y su constante diversificacin, el segmento ha de plantearse un aumento de la flexibilidad de sus procesos productivos, as como del incremento de la productividad de lo mismos. los

2.2. MAQUINARIA Y BIENES EQUIPOEste sector comprende aquellas empresas que realizan actividades relacionadas con el diseo, fabricacin y montaje de maquinaria, equipos y subconjuntos metalmecnicos, elctricos y electrnicos de utilizacin industrial. Los procesos comunes a estas actividades son los de des industrial. desarrollo y montaje, siendo complementarios los de fabricacin. La principal materia prima utilizada en el sector es el acero y otros materiales ferrosos y aleaci aleaciones, aunque cada vez ms nos encontramos con plsticos y sus derivados que componen la encontramos estructura de la mquina. As mismo se utilizan una gran variedad de elementos y componentes elctrico electrnicos, as como mecnicos utilizados para disear y fabricar la parte de control y los accionamientos de las mquinas y equipos industriales. mientos Como productos y mercados se identificaron los siguientes: o o o o o o o o o o o o Piezas y subconjuntos mecnicos. Maquinaria para agroalimentacin y hostelera. Equipos de elevacin y transporte. Maquinaria para la industria cermica. Maquinaria para la manipulacin de papel, cartn, envase y embalaje. Equipos de calor, refrigeracin e hidrulicos. Maquinaria para trabajar el metal. Maquinaria para trabajar la madera. Maquinaria para la industria de la piel, cuero y calzado. Maquinaria para la construccin. aquinaria Maquinaria para industria textil y de confeccin. Maquinaria para caucho y plstico.

2.3. CARPINTERA METLICAEsta agrupacin de empresas se estructura alrededor de operaciones bsicas de corte, taladr taladrado y ensamblado de perfiles y chapas frricas y alumnicas. La materia prima frrica viene en les forma de perfiles conformados en geometras estndar (tubos, cuadrados, H, U, T, L) y chapa lisa o corrugada. En cuanto al aluminio, se procesa a partir de chapa lisa o corrugada y perfi perfiles extruidos. Las operaciones bsicas son: Corte (cizallado, corte por sierra, lser, oxicorte). Taladrado. Conformado (curvados, doblados). Ensamblado (unin doblada, remachado, atornillado, soldadura). Acabado (normalmente pintado).

Diferentes tendencias tecnolgicas se pueden incluir en este sector: s




Aumento de presencia de aluminio en todos los fabricados (salvo en el caso de estructuras metlicas). Materiales alternativos como plsticos y polmeros compuestos para el sector de la con construccin. Perfiles con rotura trmica, mecanismos oscilo batientes en construccin, presencia de elementos elctricos, etc.

2.4. MOLDE, MATRICERA, ESTAMPACIN Y FUNDICINEste sector comprende las actividades de fabricacin del til (moldes y matrices) junto con las de produccin. Los moldes y matrices fundamentalmente se mecanizan por procesos de fres fresado, torneado, rectificado y para ciertos detalles se utilizan procesos de electroerosin. Los mo moldes y matrices se fabrican generalmente se fabrican de acero (aceros para trabajo en fro y ac aceros para trabajo en caliente). Por lo general, para aumentar las propiedades mecnicas del m material y adecuarlo a las condiciones que exige el proceso de transformacin, se suelen templar y a veces nitrurar. Los procesos de fabricacin (fundicin inyectada y estampacin) se realizan sobre materiales como chapa metlica, chapa galvanizada, aluminio, zamak, latn, bronce y otras aleaciones no frricas. Se consideran dentro del sector de moldes y matrices aquellas empresas que fabrican el utillaje para los siguientes sectores: Inyeccin de plstico. Inyeccin de metales. Estampacin. Embuticin. Forja.

Este sector est observando el aumento en las materias primas y por eso la tendencia a mejorar este factor, desarrollando materiales con mejores propiedades tribolgicas. Adems se estn mejores desarrollando los procesos de estampacin sin matriz.

2.5. COMPONENTES ELCTRICOS/ELECTRNICOSEste es un segmento muy variado, articulado alrededor de dos factores: capacidad de desarrollo de producto y funcionamiento vinculado a la disciplina de la ingeniera elctrica/electrnica. El ento subsector es un tradicional proveedor de los fabricantes de maquinaria y equipo electrnico final, as como de las actividades de servicio industrial (automatizacin, reparacin y ma mantenimiento). El en campo del equipamiento elctrico, el mercado de la distribucin elctrica es tambin co considerable. Sus productos pertenecen al terreno de los componentes elctricos, como motores, transformadores, componentes de sonorizacin y comunicacin, componentes de automatiz comunicacin, automatizacin, etc.

2.6. ELEMENTOS DE ILUMINACINSe consideran como empresas fabricantes de elementos de iluminacin los fabricantes de lum luminarias aunque tambin empresas que fabrican componentes para dicho producto. Los materi materiales mayoritariamente utilizados siguen siendo las aleaciones no frricas (latn y zamak), aunque ariamente el aluminio empieza a ser un elemento muy significativo en la luminaria de carcter moderno. Otros materiales como aceros inoxidables y materiales no metlicos aparecen m minoritariamente. Los procesos de fabricacin principales son de tipo seriado:AIMME - Instituto Tecnolgico Metalmecnico. Parque Tecnolgico, Avda. Leonardo Da Vinci, 38. 46980 PATERNA (Valencia) SPAIN. Tel.: +34 96 131 85 59. Fax: +34 96 131 81 68 7 de 94



Fundicin inyectada. Fundicin en coquilla. Forja.

Tratndose de un producto cuya funcionalidad es bsica, las tendencias tecnolgicas visibles son variadas aunque concretas: Presencia de nuevos materiales (plsticos y compuestos cermicos). Introduccin de tcnicas para mejorar los diseos y productos (CAD y fabricacin rpida).

2.7. TRATAMIENTOS SUPERFICIALESEste segmento agrupa todos los procesos que modifiquen el estado superficial de los materiales, especialmente los metlicos. Entre los principales procesos podemos distinguir: Procesos de tratamientos trmicos Procesos de pretratamientos mecnicos (lijado, pulido, vibrado, granallado). Procesos de anodizado Procesos de conversin, pasivados y fosfatados. Procesos de recubrimientos metlicos galvnicos. Procesos de inmersin en caliente, galvanizados. Procesos de recubrimientos orgnicos, pinturas y barnices.

Como materias primas podemos destacar: Compuestos qumicos. Sales metlicas galvnicas. es Metales frreos y no frreos. Pinturas y barnices. Agua.

Gran parte de los movimientos tecnolgicos detectados vienen marcados por los impactos m medioambientales ligados a los procesos productivos y a los ciclos de vida de los propi productos propios tratados. Entre estos medios tecnolgicos estn: Materiales alternativos sustitutivos de los que producen un gran impacto medioambiental y dominar los procesos vinculados (pinturas con base agua, eliminacin de cianuros en baos, sustitucin del cromo, etc.). Mayor flexibilidad de acabados (PVD, CDV, etc.).

2.8. INDUSTRIA AUXILIAR MECNICAAqu se agrupan las empresas que aplican procesos productivos mecnicos a elementos mec mecnicos, sin tener ni decisiones ni responsabilidades de diseo sobre dichos elementos. Entre e dichos estos procesos podemos considerar: Mecanizado (fresado, torneado, roscado, etc.). Conformado (doblado, punzonado, estampado). Rectificados. Soldadura. Corte (cizallas, oxicorte, lser, etc.).AIMME - Instituto Tecnolgico Metalmecnico. Parque Tecnolgico, Avda. Leonardo Da Vinci, 38. 46980 PATERNA (Valencia) SPAIN. Tel.: +34 96 131 85 59. Fax: +34 96 131 81 68 8 de 94



Las principales materia primas son: acero, aluminio, zamak y latn en diferentes formas, bien aluminio, como preformas simples (chapa, tubo, cilindro y cuadrado), bien como componentes destinados a productos finales.

2.9. ARTE EN METALDentro de este sector, adems de actividades de joyera, cabe considerar los he herrajes ornamentales y la forja artstica. Los principales procesos de fabricacin son los de estampacin, forja y fundicin de metales (microfusin, fundicin a presin y fundicin por gravedad). Las principales materia primas utilizadas dependen del tipo de producto que se fabrica. En el caso de la joyera, la materia prima por excelencia es el oro, la plata y en menor medida el platino. Para el resto de sectores los metales de partida son aleaciones de zinc, aleaciones de aluminio, cobre, latn. Los productos y mercados considerados son: ctos Joyera y bisutera. Herrajes decorativos Grifera Forjas artsticas.

Ciertos factores amenazan el sector, como lo son: el aumento en el coste de las materias primas y de los costes energticos. Sin embargo las tendencias tecnolgicas hacen siempre que surjan nuevas alternativas de mercado: Nuevos materiales y recubrimientos (oros coloreados, titanios, rodio, platino, aceros quir quirrgicos, nuevas aleaciones). Aplicacin de CAD. Aplicacin de soluciones de bajo coste en prototipado rpido y fabricacin rpida.

2.10.

COMPONENTES DE AUTOMOCIN

En este sector los procesos son muy variados, aunque estn condicionados por las necesidades de elevada produccin, por lo que son mayoritariamente procesos de conformado metlico: Estampacin y embuticin. cin Sinterizado. Doblado y perfilado.

Las materias primas principales estn en continua evolucin y son relativamente variadas: ac acero, aluminio, compuestos, ABS, etc. Sin embargo, en la comunidad valenciana predominan los aceros (actualmente los aceros de alto lmite elstico) en perfil o chapa.

2.11.

OTROS PRODUCTOS METLICOS

Este segmento acumula gran variedad de transformados metlicos orientados tanto al mercado industrial como al de consumo. Sealizacin Vial. quirrgicos, Instrumentos mdico quirrgicos de precisin, ptica y relojera. Fabricacin de pernos, tornillos, cadenas y muelles. Mobiliario metlico, esqueletaje, varillaje. Cables, eslingas, soportes y otros elementos de sujecin.




Artculos de ferretera y cerrajera. Artculos de cocina y mena Accesorios de bao. menaje. Herramientas, tiles agrcolas. Instrumentos musicales, adornos, trofeos, marroquinera. Artculos deportivos. Recipientes y envases metlicos. Otros aparatos domsticos no elctricos.

3. ALTERNATIVAS A LOS MATERIALES UTILIZADOS ACTUALMENTE 3.1. ACEROS AVANZADOS DE ALTA RESISTENCIA (AHSS)Los aceros modernos de elevada resistencia, surgen por el proceso de evolucin al que se ha visto sometido la industria del acero en cuanto a la necesidad de abaratar las materias primas que se utilizan en gran parte de los procesos de fabricacin. Hasta principios del siglo XX, las an necesidades de conseguir aceros de mayor resistencia sin variar su composicin, y en concreto su contenido en carbono, se solventaban utilizando diseos con mayores seccion de material. secciones Desde entonces, los criterios econmicos ms racionales, y hoy en da ms especialmente, el cumplimiento de los nuevos requisitos de cara al medio ambiente, han promovido el desarrollo de aceros con mejores propiedades mecnicas (resistencia, ductilidad, tenacidad, etc.), con (resistencia, menores espesores y cantidad de material. Estos cambios repercuten de cara a los aceristas en cuanto al ahorro de energa consumida (en kilovatios por tonelada producida), y de cara al usu usuario tambin se supone un ahorr en el peso de las estructuras construidas. ahorro Por una parte, en la actualidad existe un mayor abanico de materiales alternativos a los que el acero debe superar para evitar su reemplazo y por otra parte, los nuevos requisitos en cuanto a prestaciones, seguridad y consumos han llevado al desarrollo de los nuevos aceros. Se puede ridad considerar un caso concreto, el del sector del automvil; uno de los mayores consumidores de acero, con la introduccin de los resultados de los Conceptos Avanzados en Aceros Ultrali Ultraligeros para las Carroceras de Vehculos (ULSAB AVC, por sus siglas en Ingls) en el ao del 2002, se (ULSAB-AVC, hizo presente el conocimiento sobre los Aceros Avanzados de Alta Resistencia (Advanced High Strength Steels, AHSS por sus siglas en Ingls), de tal forma que hoy en da la industria cuenta que con los materiales de alta tecnologa que requiere. Estos materiales proporcionan una combin combinacin de caractersticas como son la resistencia, facilidad en el formado, facilidad en los procesos de soldado, de durabilidad y de dureza al esfuerzo, caractersticas que permiten el diseo y la manufactura de estructuras para vehculos ms eficientes y con efectividad en los costos.

3.1.1. Definicin y Clasificacin de los Aceros Avanzados de Alta ResistenciaUna forma de clasificarlos es por su designacin metalrgica, que incluyen los aceros de baja resistencia (aceros sin intersticios y los aceros dulces), los aceros de alta resistencia (HSS) co convencionales (aceros al carbono manganeso, aceros endurecidos al horno, aceros sin intersti carbono-manganeso, intersticios de alta resistencia y aceros de alta resistencia, baja aleacin de acero) y los nuevos tipos de AHSS (aceros de doble fase, aceros de plasticidad inducida por transformacin, aceros de co compleja fase y aceros martensticos). Adicional, los aceros de alta resistencia para el mercado a alta automotriz incluyen los aceros ferrtico ferrtico-baintico (FB steels), aceros de plasticidad inducida por ), unin (TWIP steels), nanoaceros, aceros formados en caliente ( ), (HF steels) y aceros tratados ) trmicamente despus del formado ( (PFHT steels). Otra forma de clasificarlos es por la resiste ). resistencia del acero. La industria del acero en forma global, recomend un sistema de clasificacin que defina el lmite elstico (YS, pos sus siglas en Ingls) y la resistencia mxima a la tensin (UTS, por sus siglas en Ingls) para todos los grados del acero. Bajo esta nomenclatura, los aceros son identificados como XX aaa/bbb, donde:AIMME - Instituto Tecnolgico Metalmecnico. Parque Tecnolgico, Avda. Leonardo Da Vinci, 38. 46980 PATERNA (Valencia) SPAIN. Tel.: +34 96 131 85 59. Fax: +34 96 131 81 68 10 de 94



XX = Tipo de acero aaa = Lmite Elstico (Yield Strength) Mnimo en MPa bbb = Resistencia ltima a la Tensin (Ultimate Tensile Strength) Mnima en MPa. (Ultimate Por ejemplo, en este sistema de clasificacin, DP 500/800 se refiere a acero de fase doble con un YS mnimo de 500 MPa y un UTS mnimo de 800 Mpa. Versiones abreviadas de este sistema se enfocan en la resistencia ltima a tensin DP 800, por ejemplo. La Tabla 1 muestra las pr propiedades mecnicas tpicas que ilustran el amplio rango de grados de los AHSS que pueden estar disponibles en el mercado hoy en da. Un tercer mtodo de clasificacin presenta varias propiedades mecnicas o parmetros de conformado de los parmetros de los diferentes ac ecnicas aceros, tales como el alargamiento total, el exponente de endurecimiento por trabajo n o la capacidad de expansin por perforado. Como ejemplo, la Figura 3 compara el alargamiento tota (prototal piedad del acero relacionada con la formabilidad) para distintos tipos de acero. Figura 8a mue muestra los aceros con menor resistencia en gris oscuro y los aceros HSS (High Strength Steels en (High Steels) gris claro. Algunos de los aceros AHSS ( (Advanced High Strength Steels) se muestran en color. ) La figura 3b muestra algunos de los nuevos aceros avanzados de alta resistencia para el me mercado automotriz. Las figuras 3a y 3b ilustran la comparacin relativa de los diferentes grados de acero (no se especifican los rango de las propiedades de cada tipo). rangos

(a)

(b)




Figura 3. a) Esquema de los aceros AHSS (que se muestra en color) en comparacin con los aceros de baja resistencia (gris oscuro) y los HSS (gris claro), b) Esquema de los nuevos ac squema aceros de alta resistencia con caractersticas qumicas nicas procesamiento y microestructura nicas, para obtener ms propiedades especficas y mejores caractersticas de conformado conformado. La diferencia principal entre los aceros HSS y los AHSS es su microestructura. Los aceros HSS son aceros ferrticos de fase nica. Los aceros AHSS son principalmente aceros multi multi-fase, contienen ferrita, martensita, bainita y/o austenita retenida en cantidades suficientes para producir propiedades mecnicas nicas. Algunos tipos de AHSS tienen una gran capac capacidad de endurecimiento por deformacin lo que conlleva a un balance resistencia ductilidad superior a los aceros convencionales. Otros tipos tiene un lmite elstico y una resistencia a la traccin ultra ultraaltos y muestran un comportamiento de endurecimien por recocido (bake hardening endurecimiento bake hardening). Es importante sealar que los diferentes criterios de especificacin han sido adoptados por dif diferentes empresas automotrices en todo el mundo y que las empresas siderrgicas tienen difere diferentes capacidades de produccin y disponibilidad comercial. Por lo tanto, las propiedades mecn disponibilidad mecnicas tpicas que se muestran en la tabla 1 simplemente ilustran la amplia gama de grado de AHSS que pueden estar disponibles. Es imperativo para comunicarse directamente con cada una de las empresas de acero y determinar la disponibilidad especfica de cada grado, los s parmetros asociados y propiedades, tales como: Propiedades mecnicas y rangos. Espesores y anchuras. Laminados en caliente, laminados en fro y recubrimiento. Especificacin de la composicin qumica. posicin

Tabla 1. Ejemplos de Propiedades de los grados de Aceros del ULSAB-AVC. AVC.

YS (Lmite Elstico) y UTS (Resistencia ltima a la Traccin) son los valores mnimos. Tot. EL (Elongacin Total), es un valor tpico para un amplio rango de espesores y longitudes calibradas.

3.1.2. Metalurgia de los Aceros Avanzados de Alta ResistenciaLa metalurgia fundamental de los aceros de baja y alta resistencia es bien concebida por los fabricantes y usuarios de aceros. La metalurgia y la transformacin de los grados AHSS son algo diferente en comparacin con los aceros convencionales, por eso se describe aqu para proporcionar un punto de referencia y comprender como evolucionan sus propiedades mecn mecnicas a partir de su singular transformacin y estructura. Todos los aceros AHSS se producen mediante el control de la velocidad de enfriamiento de la austenita o austenita ms ferrita, ya sea en la mesa en la laminacin en caliente (para productos laminados en caliente) o en la seccin de enfriamiento de los hornos de recocido continuo (productos de recocido continuo o recubie os recubiertos por inmersin en caliente).AIMME - Instituto Tecnolgico Metalmecnico. Parque Tecnolgico, Avda. Leonardo Da Vinci, 38. 46980 PATERNA (Valencia) SPAIN. Tel.: +34 96 131 85 59. Fax: +34 96 131 81 68 12 de 94



3.1.2.1. Aceros Fase Dual (DP) El acero DP consiste en una matriz ferrtica que contiene una segunda fase (martens dura) en martensita forma de islas. El aumento de la fraccin volumtrica de la segunda fase generalmente aumenta fraccin la resistencia. Estos aceros s obtienen por el enfriamiento controlado de la fase austenita ( se (en productos laminados en caliente) o de las dos fases austenita y ferrita (para productos lamin fases, para laminados en fro con recocido continu y recubiertos por inmersin en caliente), para transformar algo continuo de austenita a ferrita antes que el enfriamiento rpido transforme el resto de austenita en ma martensita. Dependiendo de la composicin y la ruta de procesado, los aceros laminados en caliente . requieren aumentar la resistencia al estirado o al borde del punzonado (suele medirse por la capacidad de expansin de perforado) puede tener una microestructura que contienen cantid perforado) cantidades significativas de bainita. La figura 4 muestra un esquema de la microestructura de un acero DP, que contiene ferrita e islas de martensita. La fase de ferrita suave es generalmente continua, dando a estos aceros una excelente ductilidad. Cuando estos aceros se deforman, la deformacin se concentra en la ferrita de ms baja resistencia que rodea las islas de martensita, estableciendo la alta tasa de bleciendo endurecimiento por trabajo; caracterstica principal y/o nica de estos aceros. La tasa de endurecimiento por trabajo ms el excelente alargamiento da a los aceros DP una resistencia a la traccin final mucho ms alta que los aceros convencionales de similar lmite elstico elstico. La figura 5 compara la curva esfuerzo deformacin para los aceros HSLA y los aceros DP con un lmite elstico similar. El acero DP muestra una tasa por endurecimiento inicial ms alta, un aumento de la resistencia a la traccin y la reduccin de la relacin YS/TS con un lmite de elasticidad similar al del acero HSLA. Los aceros DP y otros AHSS tambin tienen un efecto de endurecimiento por recocido que es muy significativo comparado con los aceros convencionales. El efecto del endurecimiento por recocido es el aumento en el lmite elstico resultante de una temperatura de envejecimiento elevada (creado por la temperatura de curado de la pintura del horno) despus de una pre-deformacin (generada por el endurecimiento por trabajo debido a la deformacin deformacin durante el estampado o por cualquier otro proceso de fabricacin).




Figura 4. Esquema donde se muestra las islas de martensita en una matriz de ferrita. El alcance del efecto del endurecimiento por recocido en los AHSS depende de la qumica especfica y la historia trmica de los aceros. En los aceros DP, el carbono permite la formacin de martensita a velocidades de enfriamiento normales mediante el aumento de la templabilidad del acero. El manganeso, cromo, molibdeno, vanadio y nquel adicionados por separado o en co anganeso, combinacin, tambin ayudan a aumentar l templabilidad. El carbono tambin refuerza la martens la martensita como un soluto de ferrita ms resistente al igual que el silicio y fsforo. Estas adiciones d resistente, o deben equilibrarse cuidadosamente, no slo para producir propiedades mecnicas nicas, sino tambin para mantener una buena resistencia y capacidad a la soldadura por puntos. Sin e embargo, de sueldan los grados de ms alta resistencia (DP 700/1000) a s mismo, la soldabilidad an por puntos puede requerir ajustes en la prctica de la soldadura.

Figura 5. El DP 350/600 con una Resistencia a la Traccin mayor que el HSLA 350/450.

3.1.2.2. Acero con Plasticidad Inducida por Transformacin (TRIP)La microestructura de los aceros TRIP es austenita retenida incrustada en una matriz primaria de ferrita. Contiene un 5 por ciento en volumen (como mnimo) de austenita retenida y diferentes cantidades de fases duras (como martensita y bainita).Los aceros TRIP suelen requerir el uso de un mantenimiento isotrmico a una temperatura intermedia, que produce algo de baini Con el bainita. alto contenido de silicio y carbono de los aceros TRIP tambin se obtienen importantes fracci fracciones volumtricas de austenita retenida en la microestructura final. Un esquema de la microe microestructura del acero TRIP se muestra en la Figura 6.




Figura 6. Fases adicionales en los aceros TRIP: bainita y austenita retenida. ustenita Durante la deformacin, la dispersin de las fases duras en la ferrita suave crea una alta veloc velocidad de endurecimiento por, como se observa en los aceros DP. Sin embargo, en los aceros TRIP la austenita retenida tambin se transforma progresivamente en martensita con el aumento de la deformacin, con lo que el aumento de la velocidad de endurecimiento se obtiene en los niveles de deformacin ms altos. Esto es ilustra en la figura 7, donde se compara el comport figura comportamiento a esfuerzo deformacin de ingeniera de los aceros HSLA, DP y TRIP de lmites elst elsticos similares. Los aceros TRIP tienen velocidad de endurecimiento por trabajo inicial ms bajo que los aceros DP, pero la velocidad de endurecimiento persiste a deformaciones ms altas velocidad donde el endurecimiento por trabajo de los aceros DP comienza a disminuir. La velocidad de endurecimiento por trabajo de los aceros TRIP es sustancialmente superior a la de los aceros convencionales HSS, proporcionando un importante formado por estirado. Esto es especialme S, especialmente til cuando los diseadores aprovechan las ventajas de la alta velocidad de endurecimiento por trabajo (y el aumento del efecto de endurecimiento por recocido) para disear partes utilizando las propiedades mecnicas de los semi elaborados. La alta tasa de endurecimiento por semi-elaborados. trabajo persiste a ms altas deformaciones en los aceros TRIP, proporcionando una ligera ve ventaja sobre los aceros DP en aplicaciones donde el formado por estirado en ms severo. ja estirado




Figura 7. TRIP 350/600 con un mayor alargamiento total comparado con DP 350/600 y HSLA 350/450. Los aceros TRIP utilizan ms altas cantidades de carbono que los aceros DP para obtener suf suficiente contenido de carbono para estabilizar la austenita retenida por debajo de la temperatura ambiente. Se utiliza un mayor contenido de silicio y/o de aluminio para acelerar la formacin de ferrita/bainita, por tanto, estos elementos ayudan a mantener el contenido de carbono necesario dentro de la austenita retenida. La desaparicin de la precipitacin de carburos durante la tran transformacin baintica parece ser crucial para los aceros TRIP. El silicio y el aluminio se utilizan para evitar la precipitacin de carburo en la regin baintica. Se pueden proyectar los niveles de pueden deformacin en los que la austenita retenida comienza a transformarse en martensita para aju ajustar el contenido de carbono. En los niveles ms bajos de carbono, la austenita retenida empieza a transformarse casi inmediatamente despus de la deformacin, aumentando la velocidad de despus endurecimiento por trabajo y la formabilidad durante el proceso de estampacin. A mayores contenidos de carbono, la austenita retenida es ms estable y empieza a transformarse slo en los niveles de deformacin ms all de los producidos durante el formado. En estos niveles de cin carbono la austenita retenida persiste en la parte final. Se transforma en martensita durante la posterior deformacin, como el caso de un accidente. Los aceros TRIP se pueden disear o adaptar para proporcionar una excelente conformabilidad para la fabricacin de piezas compl complejas de AHSS, para exhibir un alto endurecimiento por trabajo durante un choque o para propo proporcionar una excelente absorcin de energa en un accidente. Los requerimientos de nuevos el requerimientos elementos de aleacin de los aceros TRIP degradan su resistencia in situ en la soldadura por pu puntos. Esto se puede dirigir por la modificacin de los ciclos de soldadura usados (por ejemplo, soldadura por pulsos o soldadura de dilucin).

3.1.2.3. Aceros de Fase Compleja (CP) sLos aceros CP caracterizan a la transicin de acero de muy alta resistencia a la traccin final. La microestructura de los aceros CP contiene pequeas cantidades de martensita austenita retenimartensita, da y perlita dentro de la matriz de ferrita/bainita. Se crea un refinamiento de grano extremo por n una recristalizacin retardada o por la precipitacin de elementos microaleantes como el Ti o Cb. En comparacin con los aceros DP, los aceros CP muestran un lmite elstico significativamen significativamente ms alto con la misma y/o mayor resistencia a la traccin de 800 MPa (Figura 8) Los aceros CP 8). se caracterizan por una alta absorcin de energa y una alta capacidad de deformacin residual.

Figura 8. Esquema de los aceros CP.

3.1.2.4. Aceros Martensticos (MS)Para crear aceros MS, la austenita que existe durante la laminacin en caliente o el recocido se transforma casi en su totalidad a martensita durante el enfriamiento en el tren de laminacin o en la seccin de enfriamiento de la lnea de recocido continuo. Los aceros MS se caracterizan por continuo.




una matriz martenstica que contiene pequeas cantidades de ferrita y/o bainita. Dentro del gr grupo de aceros multifase, los aceros MS muestran el ms alto nivel de resistencia a la traccin. Esta estructura tambin se puede desarrollar un tratamiento trmico de post post-formado. Los aceros MS proporcionar la ms alta resistencia, de hasta 1.700 MPa de resistencia ltima a la tra traccin (Figura 9). A menudo se someten a post templado de amortiguacin para mejorar la ductil post-templado ductilidad y proporcionan una formabilidad adecuada incluso a resistencias extremadamente muy a d altas. Se adiciona carbono para aumentar la templabilidad y para reforzar la martensita. Tambin se utiliza manganeso, silicio, cromo, molibdeno, boro, vanadio y nquel en diversas combinaci combinaciones para aumentar la templabilidad. Los aceros MS se producen a partir de la fase austenita, por el rpido enfriamiento se transforma la mayor parte de la austenita a martensita. Los aceros CP tambin siguen un patrn similar de enfriamiento, pero aqu la qumica se ajusta para producir enfriamiento, menos austenita retenida y formar precipitados finos para reforzar la martensita y bainita.

Figura 9. Esquema de los aceros MS.

3.1.2.5. Aceros Ferrticos Bainticos (FB)Los aceros FB tambin se denominan a veces Aceros de Reborde Estirado (SF) o Aceros de Alta Expansin de Perforado (HHE) por su inmejorable capacidad de estira estirado de bordes. Los aceros FB tienen una microestructura de ferrita fina y bainita. El refuerzo se obtiene por el refinamiento de grano y por el endurecimiento de la segunda fase con bainita. Se encuentran en el mercado como productos laminados en caliente caliente.

Figura 1 Esquema de los aceros FB. 10. La principal ventaja de los aceros FB sobre los aceros HSLA y DP es su mejo estirabilidad de mejor bordes cizallados, medido con el ensayo de expansin de perforado (Figura 10) Comparando o 10). los aceros HSLA con el mismo nivel de resistencia, los aceros FB tambin tienen un mayor e exponente (n) de endurecimiento por deformacin y un aumento de la elongacin total. Debido a su buena soldabilidad, los aceros FB se consideran para aplicaciones en matriz a medida ( (tailo-




red blank). Estos aceros se caracterizan por su buen desempeo al choque y buenas propied . propiedades de fatiga.

3.1.2.6. Aceros con Plasticidad Inducida por Unin (TWIP)Los aceros TWIP tienen un alto contenido de manganeso (17 24%) que hace que el acero sea (17-24%) completamente austentico a temperatura ambiente. Esto hace que el principal modo de defo deformacin sea el maclaje dentro de los granos. El maclaje causa un alto valor de velocidad de e granos. endurecimiento instantneo (valor n) con una microestructura muy fina. Los lmites de las maclas ) resultantes actan como lmites de grano y refuerzan el acero. Los aceros TWIP combinan una resistencia extremadamente alta con una formabilidad extremadamente alta. El valor n aumenta remadamente a un valor de 0.4 con una deformacin de ingeniera de aprox. 30% y se mantiene constante hasta una elongacin total de alrededor del 50%. La resistencia a la traccin es superio a 1000 superior MPa (Figura 11).

Figura 1 Esquema de los aceros TWIP. 11.

3.1.2.7. Aceros Formados en Caliente (HF) sOptimiza parte geomtricas con formas complicadas y no establece una recuperacin elstica (springback) cuando se utilizan aceros formados en caliente y endurecidos por enfriamiento a ) temperaturas por encima de la regin austentica (900 - 950 C). Durante el procesamiento, se C). diferencian tres estados con diferentes propiedades mecnicas (Ver Figura 12). Elipse 1: Se debe considerar para el diseo de matrices a medida la resistencia a la traccin hasta 600 MPa a temperatura ambiente. Elipse 2: Alta elongacin (ms del 50%) y baja resistencia a la temperatura de deformacin permiten el conformado de formas complejas. Se recomienda un recubrimiento especial de aluminio y silicio para evitar la oxidacin de la superficie del producto despus del conform conformado. Elipse 3: Tras la conformacin, se consigue una resistencia por encima de 1300 MPa de despus del enfriamiento en la matriz. Se deben tener en cuenta procesos especiales a la hora nto de terminar el producto (no conformados adicionales, cortes especiales y dispositivos de r recorte, etc.)




Figura 1 Esquema de los aceros HF. 12. El tiempo de ciclo tpico es de 20 a 30 segundos para cada ciclo de prensado. Sin embargo, se pueden estampar varias partes al mismo tiempo, de modo que se pueden obtener dos o ms partes por ciclo. Los aceros al boro conformado en caliente son los ms comnmente utilizados en materia de seguridad y partes estructurales. dad

3.1.2.8. Aceros Tratables Trmicamente por Post s Post-Conformado (PFHT)El tratamiento trmico de post conformado es un mtodo general desarrollado como una altern post-conformado alternativa de los aceros de alta resistencia. El principal problema de los aceros HSS ha sido el mant HSS mantener la geometra de las partes durante y despus de los tratamientos trmicos. Fijando las pa partes, calentndolas (horno o induccin) y enfriando inmediatamente parece ser una solucin con las aplicaciones de produccin. Adems, el estampado se forma a una baja resistencia (elipse 1, estampado fig. 13) y luego alcanza una resistencia mucho mayor por tratamiento trmico (elipse 2, fig. 13). Un proceso es enfriamiento en agua de los aceros de bajo costo con sustancias qumicas que permiten resistencias entre 900 y 1400 MPa de la resistencia a la traccin. Adems, algunos s recubrimientos de zinc pueden sobrevivir a los tratamientos trmicos debido a que el tiempo a la temperatura del tratamiento es muy corto. La amplia variedad de sustancias qumicas par hacer para frente a partes con requerimientos especficos extra especiales requiere de una coordinacin extra-especiales con el proveedor de acero. Otro proceso el endurecimiento al aire de los aceros aleados de te temple que tiene muy buenas caractersticas de conformado en estado blando (propiedades de e estado embuticin profunda) y alta resistencia despus del tratamiento trmico (endurecimiento al aire). Aparte de la aplicacin directa como lmina o chapa, los aceros endurecidos al aire son aptos para la soldadura de tubo. Estos tubos son excelentes para aplicaciones de hidro tubos hidro-conformado. Los componentes se pueden tratar trmicamente en horno con una atmsfera protectora de gas (austenizado) y, a continuacin, endurecido y templado durante el enfriamiento natural en el aire o un gas protector.

Figura 1 Esquema de los aceros PFHT. 13.




Se obtiene una muy buena templabilidad y resistencia al templado mediante la adicin, adems de carbono y manganeso, de otros elementos de aleacin como el cromo, molibdeno, vanadio, boro y titanio. El acero es muy fcil de soldar, tanto en estado blando como endurecido al aire, as como en la combinacin de blando/endurecido al aire. Este acero responde bien a las capas de recubrimiento utilizando mtodos estndar (lote de galvanizado convencionales y l lotes de galvanizado de alta temperatura).

3.1.3. Aplicaciones de los Aceros Avanzados de Alta ResistenciaLos aceros avanzados de alta resistencia ofrecen oportunidades tcnicas ilimitadas en la fabr fabricacin de productos ms resistentes, livianos y avanzados. Pero su verdadera fortaleza radica Pero en las ventajas econmicas que ofrecen. Los aceros avanzados de alta resistencia benefician tanto al fabricante como al usuario final del producto, incrementando la competitividad y rentab rentabilidad para ambos. Mediante la utilizacin de aceros de extra y ultra alta resistencia se puede utilizacin ahorrar peso, incrementar la carga til y reducir los costes de fabricacin. Algunos ejemplos de aplicaciones en segmentos son: Vehculos de pasajeros. El cumplimie cumplimiento de las demandas medioambientales y las exigencias ales en materia de seguridad son de gran importancia en la industria de la automocin. El acero de ultra alta resistencia es la solucin ms efectiva en trminos de coste para mejorar la seguridad, el consumo de combustible y el rendimiento en los vehculos de pasajeros. Un ahorro del 1 % en rendimiento peso conduce a un ahorro del 0 % en combustible. Los aceros de ultra alta resistencia pueden 0.5 ser utilizados para conseguir los mayores ahorros de peso en componentes vitales de la estru estructura de seguridad del vehculo, tales como las barras de impacto lateral de puertas o los pilares B, mejorando al mismo tiempo la capacidad de resistencia al choque del vehculo (Figura 14). Otros materiales, como el aluminio, no ofrecen la misma posibilidad de reducir el peso del componente y mantener al mismo tiempo la capacidad de absorcin de energa durante una colisin. La fila central de asientos del Volvo XC90 va montada sobre un avanzado y seguro marco de acero avanzado de ultra alta resistencia. El peso total es de slo 16 Kg, pudiendo resistir fuerzas es de colisin de hasta 6 toneladas. Ferrocarriles. Los vagones diseados con componentes construidos en aceros avanzados de extra alta resistencia pueden transportar cargas mayores, y son mucho ms resistentes al de desgaste y al impacto que los vagones fabricados con aceros suaves. Los vagones abiertos para el transporte de chatarra de acero son un ejemplo. En ellos la resistencia al desgaste tiene como resultado un menor coste de mantenimiento. La calidad en las condiciones de trabajo del pers ciones personal ferroviario es otra razn importante para el uso de aceros avanzados de extra alta resiste resistencia. Las puertas correderas, paneles divisorios y brazos de cierre hechos en acero de alta resi resistencia son ms ligeros y fciles de manipular. Estos aceros estn tambin ganando terreno en la manipular. construccin de las estructuras de seguridad de las locomotoras, mejorando as la seguridad del conductor (Figura 15). Tatravagnka, fabricante eslovaco de ferrocarriles, redujo el peso de este vagn en una tonelada, utilizando aceros de ultra alta resistencia. n




Figura 14. Distribucin de los diferentes grados de aceros de alta resistencia en la carrocera de un automvil.

Figura 15. Locomotora fabricada con chapa de AHSS de 16 m de longitud. Contenedores de residuos. Los camiones de recogida de residuos, as como los contenedores . construidos total o parcialmente en aceros avanzados de ultra alta resistencia, representan una inversin amortizable a corto plazo. La mejora en resistencia permite reducir peso, aumentar la capacidad de carga y disminuir el nmero de viajes para una tarea concreto. Mediante la utiliz utilizacin de aceros avanzados de ultra alta resistencia, los ahorros en peso pueden llegar a ser de hasta un 40 %. Para un determinado nivel de carga til, resulta obvio pensar en una disminucin del consumo de combustible en el vehculo aligerado. Los costes de mantenimiento se reducen considerablemente, debido a la resistencia al desgaste del material y la posibilidad de simplificar el diseo utilizando menos refuerzos. La Compaa holandesa Hoogendoorn Container Container-Bouw B.V., utiliza aceros de ultra alta resistencia de 2 mm de espesor para sus contenedores de residuos y chatarra en lugar del acero suave de 4 5 mm utilizado anteriormente. Gras. Las gras y equipos de elevacin son, desde hace tiempo, una de las aplicaciones ms importantes de los aceros avanzados de alta resistencia. Los ahorros de peso conseguidos en las gras mviles por el uso de aceros de alta resistencia, son particularmente importantes. La particularmente reduccin de peso en las gras montadas sobre camin hasta el mnimo posible, a la vez de aumentar su capacidad portante, resulta de vital importancia. Los brazos de las gras mviles se construyen a menudo en aceros de extra alta resis resistencia. La capacidad de elevacin de la mayor parte de otros tipos de gras, tales como gras para la construccin o de contenedores, puede incrementarse mediante el uso de un acero de extra alta resistencia en componentes vitales de la gra. La Compaa sueca HIAB es una de las empresas lderes en la fabricacin de gras ueca mviles, alrededor del 90 % de su exclusivo brazo de seccin hexagonal, est fabricado con acero de extra alta resistencia de 5 10 mm de espesor.




Remolques. Fuertes razones econmicas favorecen el uso de aceros avanzados de extra alta favorecen resistencia en la fabricacin de camiones y remolques. Los ahorros en peso incrementan la c capacidad de carga y/o el ahorro de combustible. El aumento de coste del remolque en acero de alta resistencia se recupera rpidamente y, a menudo, el propietario puede esperar un aumento upera de los ingresos anuales de varios miles de euros por remolque. No es inusual un ahorro del 20 % en peso al sustituir acero suave por un acero de alta resistencia o de ultra alta resiste resistencia en los chasis y las baeras de los camiones y remolques. En las industrias de movimiento de tierras existen otras ventajas econmicas imputables a la mayor resistencia al desgaste de los aceros de alta resistencia. La utilizacin de acero de ultra alt resistencia para los laterales de la baera alta del remolque Trailord en Sudfrica, permiti la reduccin del espesor del material a tan solo 1 1.5 mm. Asientos para trenes y autobuses Cada kilo ahorrado en el peso de los vehculos para tran autobuses. transporte pblico es importante econmicamente y para la seguridad de los pasajeros (Ver Figura). Este es el motivo por el cual, los fabricantes de asientos utilizan aceros avanzados de alta resi resistencia en sus ltimos productos. Los asientos tienen que ser capaces de resistir esfuerzos muy elevados en un eventual accidente. Por este motivo debe utilizarse un acero de alta resistencia (acero de fase dual laminado en fro en las partes crticas de la estructura del asiento. Este ac acero fro) acero es utilizado en la fabricacin de tubos, as como en las partes de chapa sometidas a un pr proceso de estampacin. Los aceros de alta resistencia aumentan la vida til de los asientos y r reducen el riesgo de fatiga en el material, asociado a asientos construidos en aluminio y otros materiales ligeros (Figura 16). El fabricante de asientos espaol Fainsa, redujo el peso de los asie asientos un 30 %, al utilizar acero de alta resistencia. Los ensayos han demostrado que la vida til del nuevo asiento ser de 7 aos.

Figura 16. Asiento trasero, el mismo p peso que uno de aluminio pero con reduccin de co costes del 50%. Tubos y perfiles abiertos. Los aceros avanzados de extra alta resistencia ofrecen grandes . ventajas en todo tipo de aplicaciones en las que los tubos son partes vitales de las construcci construcciones, o en la que los tubos pueden reemplazar otros mtodos de construccin. El amplio espectro de los aceros avanzados de alta resistencia puede utilizarse en aplicaciones de tubos soldados soldados, maquinaria, gras, andamios componentes tubulares para chasis, armazone de edificios preandamios, armazones fabricados, barreras anticolisin en carreteras u otras aplicaciones en las que la resistencia a la corrosin es importante (Figura 17) El fabricante especialista de tubos Profilmec S.p.A. utiliza 17). aceros de alta resistencia para producir los tubos empleados en asientos para vehculos y en la industria de mobiliario para la fabricacin de sillas.




Figura 17. Asiento trasero hecho con tubos de acero avanzado de alta resistencia fase dual (DP). Equipos agrcolas. El equipo para la industria agrcola y ganadera se ve continuamente e expuesto a cargas permanentes y a una fuerte abrasin en su contacto con la tierra. Al mismo tiempo, se espera que dure ms y que tenga un coste menor que antes. El acero de extra alta resistencia es una pieza clave en el diseo de equipos agrcolas ms eficientes. Puede ser utilizado para piezas estructurales sujetas a altos esfuerzos y tensiones. Los componentes de corte, expuestos a un fuerte desgaste por abrasin, son ejemplos de otras reas donde el uso de ac aceros avanzados de alta resistencia ha resultado muy satisfactorio. El bajo peso puede ser tambin de vital importancia en aperos de labranza y remolques para tractor. Hardi Evrard es un fabrica fabricante dans-francs lder en equipos de pulverizacin para aplicaciones agrcolas utiliza el acero francs agrcolas, de extra alta resistencia en largueros y travesaos del chasis de este pulverizador de campo autopropulsado. Equipos de elevacin. Elevar una carga ms pesada o tener un mejor alcance de brazo marca diferencias en operaciones de almacenaje y elevacin. La capacidad de elevacin de los equ peraciones equipos mviles telescpicos depende de la longitud del brazo de gra, cuya capacidad portante depende, a su vez, del tipo de acero empleado en el brazo. Un acero de extra alta resisten resistencia representa una clara opcin para aumentar tanto la capacidad como el alcance. Otro ejemplo de equipos de elevacin en los que se utilizan los aceros de extra alta resistencia son las apiladoras de alcance, empleadas para maniobrar contenedores y remolques en puertos y terminales. La remolques Compaa francesa Manitou es una de los mayores fabricantes de equipos de elevacin mv mviles, el brazo de su gra mvil MRT 2150 est hecho de acero avanzado de alta resistencia resistencia. Volquetes. Rocas, arena y grava pasan una fuerte factura en el fondo y en los laterales de un fuerte volquete. El desgaste, la abrasin y la dura manipulacin pueden derivar en una corta vida til de un volquete hecho de acero suave. Esta es la razn por la que el acero de ultra alta resiste resistencia se est convirtiendo en el nuevo estndar para fabricantes y operadores de volquetes. Si se irtiendo stndar utilizan aceros avanzados de alta resistencia en el fondo y laterales de un volquete, su vida til se ver incrementada sustancialmente, y el mantenimiento y reparaciones se mi minimizarn, si adems se utilizan para las costillas, el peso del volquete se reducir y la efectividad de costes se mejorar an ms. Wielton, fabricante polaco lder en volquetes y remolques, considera de tal importancia el uso de aceros avanzados de alta resistencia en las partes crticas del diseo diseo. Proteccin. Se fabrican aceros avanzados de alta resistencia de proteccin balstica con dur . durezas de hasta 500 HV y espesores entre 1.0 mm y 6.0 mm. A pesar de su alta dureza, poseen . una buena conformabilidad en fro y buenas propiedades de soldadura resultan apropiados en soldadura, esultan aplicaciones donde el bajo peso es vital, tales como limusinas, furgones de seguridad y vehc vehculos policiales. Otras aplicaciones incluyen fachadas de edificios, vallas de seguridad y mostrad mostradores bancarios. La polica sueca usa chalecos de proteccin balstica en los que la placa contraAIMME - Instituto Tecnolgico Metalmecnico. Parque Tecnolgico, Avda. Leonardo Da Vinci, 38. 46980 PATERNA (Valencia) SPAIN. Tel.: +34 96 131 85 59. Fax: +34 96 131 81 68 23 de 94



trauma, cubriendo la zona pectoral, est hecha de aceros avanzados de alta resistencia de 1.8 mm de espesor. Contenedores de carga. Los aceros de extra alta resistencia se pueden utilizar para conseguir en los contenedores de 53 pies una tara muy similar a los fabricados en aluminio, pero con m mayor resistencia, menores costes de mantenimiento y una mejor economa global. El peso de un contenedor fabricado en acero de extra alta resistencia es ms bajo que el de un contenedor cero fabricado en un acero tradicional, y, por tanto, su capacidad de carga portante es mayor. En muchos casos, los costes de mantenimiento tambin se reducen. Los contenedores, fabricados con aceros de alta resistencia y resistentes a la corrosin atmosfrica, soportan mejor el desga ceros desgaste durante su manipulacin, por lo que disminuyen los daos y se reducen los costes de mant mantenimiento. Esto permite que los periodos de utilizacin entre operaciones de mantenimiento sean ms largos, lo que genera un incremento de ingresos para usuario. Los beneficios en los cont contenedores de 45 pies son ampliamente conocidos, y actualmente el uso de aceros de extra alta resistencia est siendo investigado y ensayado para contenedores de 20 y 40 pies. Jindo Corpopara ration de Corea ha utilizado aceros de extra alta resistencia y resistentes a la corrosin atmosf atmosfrica entre 1 6 mm de espesor en los contenedores de 53 pies para los E.E.U.U. El coste de mantenimiento de estos contenedores representa un 25 % del correspondiente a los contenedores de aluminio.

3.1.4. Evolucin de los Aceros Avanzados de Alta Resistencia (AHSS)En respuesta a las demandas del sector de la automocin para conseguir mejoras adicionales de los AHSS, la industria del acero contina investigando y desarrollando nuevos tipos de acero. ustria Estos aceros se disean para reducir la densidad, mejorar la resistencia y/o aumentar la elong elongacin. Por ejemplo, los nano-aceros estn diseados para evitar los valores bajos de estirado de aceros bordes (alargamiento local) que experimentan los aceros DP y los aceros TRIP. En lugar de las islas de martensita, la matriz de ferrita se refuerza con partculas ultra finas de tamao nano ultra-finas (

Nuevos Materiales Para Aplicaciones Tradicionales Fabric a Dos Metal

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