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Fig. 7. Perfiles de enfriamiento experimentales (trazo continuo) y simuladas con hteo (a puntos) a medio radio y en el centro de las dos piezas
templadas. Velocidades de enfriamiento a cada temperatura y en cada posición de los cilindros.
rimentales, se observa un desplazamiento hacia temperaturas
más bajas. Para el diámetro más grande las velocidades
calculadas son mayores que las experimentales,
siendo esta diferencia más acusada en el centro de la
pieza.
Con el fin de optimizar la modelización y analizando los
resultados obtenidos en la aproximación anterior se ha
buscado un nuevo coeficiente de transferencia de calor
que aporte valores de velocidad máxima del orden de los
obtenidos utilizando el coeficiente teórico, h teo , considerado
pero que esto ocurra a temperaturas más elevadas, tal
y como se observa experimentalmente.
Maniruzzaman et al.[5], reportaron varios coeficientes de
transferencia de calor asociados a diferentes aceites de
temple, calculados utilizando probetas de acero de distintas
composiciones. Entre los aceros ensayados había un
acero AISI 4140, cuya composición es bastante similar a la
del acero empleado en el presente trabajo. Además, el
proceso de enfriamiento se llevaba a cabo desde la misma
temperatura de 860 °C. Entre los aceites empleados por
Maniruzzaman, destaca el denominado W25. Se trata de
un aceite de temple de velocidad media que se usa en el
rango de temperaturas 50-150 °C y que tiene una viscosidad
a 40 °C de 46 mm 2 /s, ligeramente superior a la del
aceite utilizado en el presente trabajo (Tabla 1). El coeficiente
calculado para este aceite, denominado h 5 , se ha
representado en la Fig. 8 junto al h teo determinado previamente.
El nuevo coeficiente alcanza un valor máximo inferior y se
desplaza hacia temperaturas más altas que el coeficiente
anterior, h teo . Una variación del coeficiente h de este tipo
ha sido asociado por varios autores a cierto grado de oxidación
del aceite de temple, lo que provoca un desplaza-
TRATAMIENTOS TERMICOS. ABRIL 2011
miento de las velocidades máximas de enfriamiento hacia
temperaturas mayores y una variación apreciable de las
características del enfriamiento dependiendo de la temperatura
del baño [12]. Por otra parte, el aumento de la viscosidad
hace que disminuyan las velocidades de enfriamiento
[12]. El aceite adquiere una mayor viscosidad a
medida que aumenta su tiempo de uso con lo que obtener
velocidades de enfriamiento inferiores a las esperadas
puede estar relacionado con cierta degradación del aceite
de temple.
Fig. 8. Comparación entre el coeficiente de transferencia de calor
calculado hteo y el considerado de la bibliografía h 5[5].
Manteniendo el resto de datos de entrada invariables, se
ha llevado a cabo una nueva simulación utilizando el
coeficiente h 5 de la Fig. 8. Los resultados se muestran en
la Fig. 9, donde se han representado los nuevos perfiles
temperatura-tiempo calculados (a puntos) junto a los experimentales
(trazo). Las velocidades de enfriamiento
calculadas a partir de las pendientes correspondientes se
recogen en la misma figura a la derecha. Se observa que
con la nueva simulación el ajuste mejora significativamente.
El modelo reproduce perfectamente los perfiles
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