Estudio numérico-experimental de la respuesta límite de chapas de Zn-Cu-Ti en procesos de conformado

El uso de las aleaciones de zinc laminadas se ha incrementado debido a los beneficios que le otorgan elementos aleantes como en Cu y el Ti. Características como su maleabilidad, resistencia mecánica y al creep, han ampliado notablemente sus aplicaciones en el campo de la arquitectura. Debido a la marcada anisotropía, evolución de la textura cristalográfica y la microestructura relacionada con el fenómeno de recristalización dinámica continua, las chapas de Zn-Cu-Ti han generado diferentes desafíos de interés científico y tecnológico relacionados a la comprensión y predicción de la respuesta mecánica y formabilidad del material con la aplicación de modelos. En el presente trabajo de tesis se estudia numérica y experimentalmente la respuesta límite del material en procesos de conformado. Por el lado experimental, se aborda la caracterización de la chapa por medio de micrografía óptica y electrónica de barrido, evolución de la textura cristalográfica medidas con difracción de rayos X y la respuesta mecánica ante distintos estados de cargas en diferentes orientaciones con respecto a la dirección de laminado. Además, se analiza la evolución de los coeficientes de anisotropía y la localización de la deformación. La formabilidad se analiza con la aplicación del diagrama límite de conformado del material inicial y con una etapa previa de deformación involucrando deformaciones monótonas y no monótonas. Los ensayos mecánicos de tracción son utilizados para calibrar la ley de endurecimiento que se utiliza en el modelo policristalino de base micromecánica, conocido como viscoplástico autoconsistente. Las texturas cristalográficas experimentales son discretizadas en orientaciones suficientes para tener una representación de los aspectos más significativos de la textura inicial del material. La información de las observaciones microestruturales son utilizadas para la determinación de diferentes parámetros del modelo. Los resultados de la calibración se validan con la evolución de las texturas cristalográfica y curvas de tensión-deformación de corte (no utilizado en la calibración). En el presente trabajo de tesis, se tiene en cuenta el mecanismo de fragmentación provocado por la recristalización dinámica continua. Su efecto sobre la evolución de la textura es imitado forzando la continuidad del campo de rotación reticular entre grupos de orientaciones elegidas aleatoriamente. El criterio de inestabilidad plástica de Marciniak-Kuczynski asume la presencia de una imperfección inicial en el material que induce la localización de la deformación y es utilizado en conjunción con el modelo viscoplástico para la predicción de curva límite de conformado del material recibido. Por último, se evalúa la capacidad del modelo para reproducir la curva límite de conformado y texturas cristalográficas inducidas en el material con una etapa de deformación previa.