NUEVOS MATERIALES Figura 1. Definición del parámetro ‘Crash Index’ (CI) utilizado para medir resistencia a impacto, relacionado con la aparición y crecimiento de grietas en los cupones de ensayo. En la parte superior izquierda se muestra un cupón antes y después de un ensayo de impacto axial. Las figuras muestran grietas en distintas zonas de cupones ensayadas a distintas velocidades. 21 NECESITAMOS MATERIALES DE ALTAS PRESTACIONES PARA CONSTRUIR VEHÍCULOS LIGEROS Y SEGUROS. LA NUEVA MOVILIDAD SIGUE REQUIRIENDO ‘CRASH RESISTANT MATERIALS’ Para encontrar la solución óptima en componentes sometidos a impacto es preciso disponer de herramientas experimentales fiables y eficientes para evaluar el comportamiento de los distintos materiales. Precisamente, la resistencia a impacto es una de las propiedades más complejas de medir, y no se puede estimar a partir de ensayos de laboratorio convencionales. La resistencia a impacto se suele medir a escala de laboratoriomediante ensayos de impacto (axial o lateral) en los que la resistencia del material se evalúa en términos de la energía absorbida, la deformación y el nivel y tipo de agrietamiento. Estos ensayos son caros, complejos de interpretar y requieren de equipamiento especializado. Así pues, disponer de ensayos de laboratorio a pequeña escala, rápidos y eficientes, sería muy útil para los fabricantes de materiales para desarrollar microestructuras optimizadas y, además, permitiría a los fabricantes de piezas acortar la etapa de selección de materiales para construcción de componentes sometidos a impacto. Es bien conocido que las propiedades obtenidas en ensayos de tracción, utilizados habitualmente en automoción para comprobar la calidad del material, tales como el límite elástico o el alargamiento a rotura, no permiten estimar la resistencia a impacto. Por ejemplo, se ha comprobado que aceros con baja ductilidad medida a tracción, como los caeros Complex Phase (CP), tienen una excelente resistencia a impacto, y por el contrario aceros Dual Phase (DP) con mayor ductilidad tienen peor comportamiento. Algunos trabajos sugieren ensayos de flexión a tres puntos (siguiendo la norma VDA 238-100) o que la reducción de la sección transversal en ensayos de tracción (Z-value) pueden ofrecer mejores predicciones del comportamiento a impacto. Sin embargo, estos parámetros por si solos no informan de la capacidad de absorción de energía en impacto. Se requiere de un ensayo que evalúe la propiedad del material que mejor describa la resistencia a impacto y, como se explica en el siguiente párrafo, ésta es la tenacidad de fractura. TENACIDAD DE FRACTURA: LA PROPIEDAD QUE MEJOR REPRESENTA EL COMPORTAMIENTO A IMPACTO. PERO, ¿CÓMO LA MEDIMOS? Los ensayos de impacto en cupones permiten obtener la energía absorbida a distintas velocidades. La resistencia al impacto se mide a partir del patrón de agrietamiento en estos cupones. Así, cuando no se observan grietas tras los ensayos se considera un ‘crash index’ (CI) de 100%, y cuando aparecen las primeras grietas este índice baja progresivamente. En la figura 1 se muestra la definición de CI. Teniendo en cuenta este comportamiento, es razonable pensar que la propiedad del material que controla la propagación de grietas, es decir, la tenacidad de fractura, sea útil para predecir el comportamiento a impacto. Hasta la fecha, no se había prestado mucha atención a esta propiedad en aplicaciones de automoción. De hecho, la elevada ductilidad de los aceros utilizados antes de la aplicación de los AHSS evitaba la aparición de grietas. No es hasta la implementación extensiva de los AHSS, a partir de 2010, cuando surge el interés en esta propiedad. Sin embargo, la complejidad experimental de las metodologías de mecánica de la fractura elastoplástica requeridas para medir tenacidad en aceros y aluminios y la ausencia histórica de estándares adaptadas a las características de la chapa de 1-2 mm de espesor dificultan la adopción por parte de la industria de la tenacidad como propiedad relevante en diseño de vehículos. Esta problemática se trató con éxito en un proyecto con financiamiento europeo, ‘Tough-sheet’ (2015-2017), coordinado por Eurecat y con participación de un OEM y un acerista. Los resultados del proyecto permitieron concluir que la tenaci-
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