Modelo de la Deformación de una Microestructura de Solidificación Basado en la Descripción de la Forma Dendrítica

Abstract

En la microestructura de una pieza metálica obtenida por solidificación se distingue a nivel microscópico que cada grano presenta una estructura dendrítica cuya morfología depende de las condiciones de solidificación y son determinantes en las propiedades mecánicas del producto final. En el presente trabajo se realiza un análisis de elementos finitos teniendo en cuenta la geometría de la fase dendrítica para estudiar los efectos de la forma ramificada de la dendrita sobre los campos de tensión y deformación de una microestructura de solidificación dendrítica bajo una carga axial. Para representar una superficie dendrítica suave se seleccionó una función polar en 3-Dimensiones, diferenciable, que permite simplificar la discretización del dominio y evitar las complicaciones asociadas a las concentraciones de tensiones en geometrías con esquinas agudas. Con esta función polar se diseñó una celda unitaria que consta de dendritas equiaxiales de 6 brazos adherida perfectamente a otra fase que completa el espacio entre las mismas. Se consideró que ambas fases se comportan isotrópicamente con distintas propiedades elastoplásticas. Se determinó la influencia de la forma geométrica de la dendrita en el cálculo de las propiedades mecánicas de la celda unitaria.