Revista de Metalurgia, Vol 41, No Extra (2005)

Optimización del recorrido y de la potencia de un haz láser de CO2 en el tratamiento térmico de válvulas de motores diesel


https://doi.org/10.3989/revmetalm.2005.v41.iExtra.1004

J. M. Amado
Universidad de La Coruña. Departamento de Ingeniería Industrial II. Escuela Politécnica Superior, España

C. Álvarez
Universidad de La Coruña. Departamento de Ingeniería Industrial II. Escuela Politécnica Superior, España

G. Nicolás
Universidad de La Coruña. Departamento de Ingeniería Industrial II. Escuela Politécnica Superior, España

A. J. López
Universidad de La Coruña. Departamento de Ingeniería Industrial II. Escuela Politécnica Superior, España

J. A. Pérez
Universidad de La Coruña. Departamento de Ingeniería Industrial II. Escuela Politécnica Superior, España

A. Ramil
Universidad de La Coruña. Departamento de Ingeniería Industrial II. Escuela Politécnica Superior, España

E. Saavedra
Universidad de La Coruña. Departamento de Ingeniería Industrial II. Escuela Politécnica Superior, España

J. Sanesteban
Universidad de La Coruña. Departamento de Ingeniería Industrial II. Escuela Politécnica Superior, España

M. J. Tobar
Universidad de La Coruña. Departamento de Ingeniería Industrial II. Escuela Politécnica Superior, España

A. Yáñez
Universidad de La Coruña. Departamento de Ingeniería Industrial II. Escuela Politécnica Superior, España

Resumen


En este trabajo se modeliza el proceso de tratamiento de válvulas de motores diesel mediante láser de CO2. Este tratamiento consiste en la refusión de una aleación base níquel previamente proyectada por plasma sobre un asiento de válvula. La resolución de la ecuación de conducción del calor se presenta complicada, en el momento en el que se incluyen propiedades termofísicas dependientes de la temperatura y una descripción realista de la geometría de la pieza. En la modelización es necesario utilizar métodos numéricos y se ha escogido, en este caso, el Método de los Elementos Finitos en el marco del programa comercial ANSYS®. La aplicación del estudio paramétrico, tanto numérico como experimental, previamente realizado sobre probetas planas a geometrías más complejas, requiere de un ajuste fino de esos parámetros para conseguir resultados comparables y tratamientos equivalentes. Entre otros aspectos del problema cabe resaltar la necesidad de obtener un mapa de isotermas paralelo a la superficie tratada; además la naturaleza circular de la trayectoria que recorre por completo el asiento de la válvula hace que el haz láser, hacia el final de su trayectoria, vuelva sobre el punto inicial, pasando por puntos que ya han sido calentados en el arranque del proceso, por lo tanto el suministro de potencia sobre la pieza ha de adaptarse a estas nuevas condiciones. Evidentemente, es necesario realizar la simulación de la transición de fase, lo que se consigue con las propiedades termofísicas adecuadas y una correcta estimación del coeficiente de absorción en cada una de las fases. Este trabajo muestra las ventajas del modelado teórico como apoyo para la optimización del tratamiento térmico superficial por láser de piezas de geometría compleja partiendo de validaciones realizadas en piezas más sencillas.

Palabras clave


Refusión por láser; Modelo de elementos finitos; Transmisión de calor; Monitorización en tiempo real; Válvulas

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