Caracterització de diferents medis de tremp per a un conjunt d’acers per a eines

Abstract

Les propietats mecàniques dels acers per a eines i motlles, destinats a les aplicacions industrials més exigents en els sector de construcció, depenen en gran mesura del tractament tèrmic aplicat. El tremp és un d’aquests tractaments tèrmics, el qual es basa en el refredament ràpid de l’acer des d’una temperatura elevada fins a temperatures baixes, dotant al material de les característiques òptimes per a la seva aplicació final. Un dels factors més importants és el medi de refredament emprat, degut a que la transmissió de calor entre l’acer i el medi de tremp canvia d’un fluid a un altre. En el present estudi s’investiga experimentalment el procés de refredament del tremp per a tres aleacions de diferent composició química. En particular, s’estudia la influència dels medis de refredament (oli i aigua amb sal) i la seva temperatura inicial de bany (20 i 80°C). Per dur a terme l’estudi, s’han realitzat dos tipus d’experiments: (a) experiments seguint les indicacions, en la mesura de lo possible, de la normativa ISO9950, en els quals s’assagen provetes cilíndriques de dimensions reduïdes. I, (b) experiments amb blocs d’acer amb el tamany, i geometria, més típic de l’empresa Rovalma S.A. En aquesta segona experimentació es registra l’evolució tèrmica per a diferents punts estratègics del bloc (superfície, punt intermig i nucli). Els resultats obtinguts mostren com l’aigua salada es presenta com el medi de refredament més energètic, i que proporciona una extracció de calor més ràpida i severa en comparació amb l’oli. No obstant, l’oli a una temperatura de 80°C és el medi de refredament més òptim per al tremp dels blocs amb geometria més complexa. L’evolució de la temperatura de les provetes cilíndriques amb el temps, s’ha emprat per deduir analíticament el coeficient de convecció entre la proveta i el bany, mitjançant el mètode de la resistència interna negligible. Aquests coeficients experimentals s’han comparat amb els de la literatura mostrant gran disparitat de resultats en aquelles fases de refredament en la que es dóna canvi de fase. D’altra banda, aquests coeficients de convecció experimentals s’han emprat en la predicció de l’evolució de les temperatures superficials dels blocs dels experiments (b), mostrant una desviació amb els resultats experimentals. Per tant, el projecte ha aconseguit definir un procediment experimental per tal d’avaluar els coeficients de convecció de cada bany i condicions. A més a més, de les diferències entre la predicció i els resultats experimentals podem concloure que l’efecte que la geometria té sobre el coeficient de convecció és prou gran com per invalidar els valors dels coeficients de transferència de calor dels primers experiments. Conseqüentment, cal realitzar experiments amb condicions de tremp similars, com ara, geometria, bany, temperatura i agitació. Finalment, el projecte inclou també un pressupost econòmic per a la realització dels assajos, així com un anàlisi de l’impacte ambiental enfocat en la reutilització dels olis de tremp.