Diseño y construcción de una máquina automatizada para ensayos Jominy de acuerdo a la normativa ASTM A255 para la determinación de curvas de templabilidad en aceros

El objetivo del presente proyecto fue diseñar, construir y automatizar una máquina de ensayos Jominy de acuerdo a la norma ASTM A-255, para realizar ensayos de templabilidad en aceros. Inicialmente se realizó el despliegue del QFD, para conocer que los requerimientos experimentales establecidos en la norma ASTM A-255 son: obtener una columna de fluido de enfriamiento de 2,5 in de altura y mantenerla por 10 min. El diseño de la máquina se dividió en tres partes: hidráulico, estructural y electrónico. En la parte hidráulica se diseñó: los tanques, la boquilla de enfriamiento y un bypass de tuberías, que consta de: una línea de “enfriamiento” y una de “drenaje”. En la electrónica, se programó el algoritmo de control y se estableció como caudal de referencia 8,46 litros por minuto, valor que debe ser leído por el sensor de flujo instalado en la línea de enfriamiento para iniciar con el ensayo; caso contrario el PLC activa la válvula instalada en la línea de drenaje hasta alcanzar el caudal de referencia. La estructura fue diseñada lo más compacta posible y su resistencia comprobada con una simulación estática realizada en ANSYS. Para verificar la funcionalidad de la máquina una vez construida, se contrastó la curva de templabilidad teórica mostrada en (Callister, 1995, p.344) con la curva experimental obtenida para el acero AISI 4340; y se observó que sigue la misma tendencia que la teórica y los valores de dureza no varían significativamente; además se realizó un análisis micrográfico de la probeta templada en donde se comprobó que el extremo templado tiene una estructura 100% martensítica como se había predicho en los diagramas CCT. Analizando los resultados obtenidos, se concluyó que el diseño propuesto para la máquina Jominy cumple con los requerimientos experimentales establecidos en la norma ASTM A-255 y esta apta para usarla en el laboratorio.The objective of this project was to design, build and automate a Jominy testing machine according to the ASTM A-255 standard, to perform hardenability tests on steels. Initially, the QFD was deployed, to know that the experimental requirements established in the ASTM A-255 standard are to obtain a column of cooling fluid 2.5 in of eight and maintain it for 10 min. The design of the machine was divided into three parts: hydraulic, structural, and electronic. In the hydraulic part it was designed the tanks, the cooling nozzle and a pipe bypass, which consists of: a “cooling” line and a “drainage” line. In the electronics, the control algorithm was programmed and 8.46 liters per minute was established as the reference flow, a value that must be read by the flow sensor installed in the cooling line to start the test; otherwise, the PLC activates the valve installed in the drain line until reaching the reference flow. The structure was designed as compact as possible, and its resistance was verified with a static simulation carried out in ANSYS. To verify the functionality of the machine once built, the theoretical hardenability curve shown in (Callister, 1995, p.344) was contrasted with the experimental curve obtained for AISI 4340 steel; and it was observed that it follows the same trend as the theoretical one and the hardness values do not vary significantly. In addition, a micrographic analysis of the tempered specimen was carried out, where it was found that the tempered end has a 100% martensitic structure as predicted in the CCT diagrams. Analyzing the results obtained, it was concluded that the design proposed for the Jominy machine meets the experimental requirements established in the ASTM A-255 standard and is suitable for use in the laboratory