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Contexto industrial del estudio

En SOGEFI Suspension, ya sea para barras estabilizadoras, muelles helicoidales u otros componentes de suspensión, la idea clave detrás de cualquier proceso de desarrollo de productos es la reducción continua del peso combinada con la mejora del rendimiento. El perfecto dominio de los materiales por parte de SOGEFI, ya sea en el diseño, la fabricación o el desarrollo, nos permite fabricar productos que combinan el rendimiento con una ligereza óptima. El resultado es una reducción del peso del vehículo y, en consecuencia, un menor consumo de combustible sin comprometer las cualidades de adherencia del vehículo a la carretera.

Durante la producción de muelles helicoidales, la fase de bobinado del alambre de acero SAE 9254 (54SiCr6), que está tratado térmicamente y tiene una estructura martensítica,  a veces provoca la aparición de un defecto superficial conocido generalmente como "capa blanca" por su aspecto bajo el microscopio óptico. Esta fase en la superficie del alambre tiene una dureza de 750 Hv, mientras que el núcleo del alambre tiene una dureza de 600 Hv. Esta fase endurecida de "capa blanca" es el resultado de una transformación tribológica superficial (STT), es decir, un cambio en las propiedades superficiales de un material como consecuencia de la fricción. En la actualidad, la presencia de estos defectos representa principalmente un freno para la productividad de los productos y una amenaza global para la calidad. Aunque, por experiencia, no afectan a la vida útil, dependiendo de la localización de este fenómeno, pueden producirse roturas durante la fabricación del muelle. Esto tiene un impacto económico importante, ya que la producción debe detenerse temporalmente. Además, en el marco de sus esfuerzos por aligerar sus productos, SOGEFI utiliza aceros con propiedades mecánicas más elevadas, en particular en términos de dureza. Esto aumentará el riesgo de que se produzca este fenómeno y limitará el desarrollo de soluciones más ligeras.

Objetivos de la tesis y enfoque científico

A nivel industrial, el objetivo de este proyecto es buscar las condiciones de producción óptimas para reducir o incluso eliminar la transformación tribológica superficial, en particular con los aceros utilizados actualmente (SAE 9254), pero también para las calidades futuras. Para ello, se desarrollará una metodología que permita analizar, comprender y reproducir experimentalmente las condiciones en las que se produce la transformación tribológica superficial. Habrá que analizar las condiciones de contacto que se dan durante el proceso de conformado. Estas condiciones deberán reproducirse experimentalmente para caracterizar las condiciones en las que aparece la capa blanca y comprender su comportamiento mecánico y su estructura metalúrgica. Por último, el objetivo de este enfoque será optimizar la elección de los tratamientos superficiales y de los parámetros de proceso asociados para obtener un producto final óptimo.

Preparación de la capa blanca.