Resumen

El acero de alta resistencia y alta ductilidad (AHSS) se ha convertido en un material ideal para la industria automotriz gracias a su elevada resistencia y alta ductilidad, una ventaja que se debe a su estructura microscópica multiphase, compuesta por ferrita, martensita y austenita residual. No obstante, pequeñas variaciones en parámetros como la temperatura o el tiempo durante el proceso de fabricación pueden alterar significativamente esta estructura, afectando así las propiedades mecánicas. Para lograr un control de calidad en línea, es necesario recurrir a técnicas de detección magnética no destructiva, pero el comportamiento magnético del AHSS es altamente sensible a la composición química, al tamaño de los gránulos y al estado de tensión. En la producción real, las chapas suelen soportar tensiones multiaxiales, y la fuerte acoplación entre la respuesta magnética y las tensiones mecánicas puede provocar desviaciones en la detección, como desviaciones en la permeabilidad magnética o falsos positivos. Para eliminar estas interferencias, es necesario realizar un modelado preciso y calibrar mediante experimentos multiaxiales.La revista *Journal of Magnetism and Magnetic Materials* ha publicado un estudio del Laboratorio Mecánico Sackley de París sobre el uso de la tecnología de monitoreo magnético en línea y no destructivo para el control de calidad del acero sometido a esfuerzos multiaxiales. Mediante un dispositivo experimental mejorado de carga biaxial, el estudio investiga el comportamiento magnetoestrático del acero dúplex (DP) bajo esfuerzos biaxiales y propone un modelo de esfuerzo equivalente para cuantificar el impacto de los esfuerzos multiaxiales en la magnetoestracción. Utilizando una muestra en cruz y combinando mediciones simultáneas de magnética y mecánica, el estudio logra por primera vez un análisis cuantitativo sin histeresis y sin magnetoestracción cíclica bajo esfuerzos biaxiales.

Método de prueba:

(1) Sistema de carga:Se utilizó un ensayo hidráulico triaxial con máquina ASTREE, equipada con una unidad de carga independiente de cuatro ejes (carga máxima de ±100 kN por eje), mediante un dispositivo de sujeción en cruz para lograr un estado de tensión biaxial en la zona central de la muestra (Figura 1).

（2）Diseño de la muestra: La muestra consiste en una lámina de acero DP de 260 mm × 260 mm (con un espesor de 1,24 mm) que ha sido procesada en forma de cruz; las dos láminas están unidas entre sí para aumentar su resistencia al doblamiento. El análisis por microscopía electrónica de barrido (EBSD) muestra que la orientación cristalina del material es casi isotrópica (la resistencia a la deformación estándar es ≤2,4 veces la resistencia aleatoria), y las diferencias en las propiedades mecánicas y magnéticas son ≤30 MPa.

（3）Módulo de medición magnética:

Eje magnético de hierro dúctil (con 100 devanados en cada uno), con una intensidad del campo magnético de hasta 14.000 A/m.

Resultados y discusión

Dibujar e interpolar la intensidad remanente de magnetización y el campo de coherencia en un plano de tensión —registrando 25 estados de carga y promediando los valores en 5 ciclos magnéticos— permite comprender de forma más intuitiva el efecto de la tensión biaxial en la curva de histeresis. Las isocotas difieren de las isocotas de la magnetizabilidad. El estado de doble tracción produce la intensidad remanente más alta. Cuando se aplica compresión en la dirección de medición magnética, el valor es mínimo y las isocotas son relativamente perpendiculares. En cambio, el cambio en el campo de coherencia resalta el impacto significativo de la tensión perpendicular a la dirección de medición magnética. La dirección con mayor gradiente del campo de coherencia es a lo largo del eje de cizallamiento σ1 = −σ2, mientras que el cambio en el estado biaxial σ1 = σ2 es mucho menor.Aunque la intensidad de inducción del remanente y la fuerza de coherencia varían de manera diferente, la amplitud de variación de la fuerza de coherencia es mayor, lo que implica que, en la aproximación inicial, este valor determina el tamaño del ciclo de magnetización y, por tanto, el consumo energético.

Construcción del modelo: basado en la teoría magnetoelástica multiescala, se define la tensión equivalente σₑq de modo que la tensión uniaxial σₑq produzca la misma magnetoestrés que la tensión multiaxial.

La predicción del modelo es cualitativamente consistente con los resultados medidos, y la región de magnetoestrés máximo se distribuye a lo largo del eje de tensión con pendiente 1-2.

Resumen completo: Este estudio analiza el efecto acoplado de la tensión biaxial sobre el comportamiento magnético de materiales ferromagnéticos y su optimización mediante modelado. Para abordar el problema de la confusión entre señales de tensión y microestructura en la inspección no destructiva de aceros de alta resistencia avanzados (AHSS), se propone una estrategia de corrección basada en un modelo magnetoelectrico biaxial. Mediante la mejora del equipo experimental —mejorando la uniformidad del campo magnético y la amplitud de la señal—, se logra por primera vez una medición sincronizada y de alta precisión del comportamiento de histeresis y magnetoestrés bajo tensión biaxial, lo que confirma el impacto significativo de la tensión en el campo de coerción, la inducción de remanente y la magnetoestrés paralela y perpendicular (por ejemplo, una combinación de tracción y compresión biaxial puede provocar un desplazamiento magnetoestrés de hasta 300 ppm).Se propone un modelo analítico no único para la fuerza equivalente, que revela su dependencia de los componentes del tensor magnetoestrictivo y de la intensidad del campo magnético, y se deriva una fórmula linealizada que es cualitativamente consistente con los experimentos, proporcionando una orientación teórica para el diseño de dispositivos magnetoestrictivos (como la optimización combinada de esfuerzos multiaxiales) y para la selección de la intensidad del campo magnético. El modelo es aplicable únicamente en rangos de campos magnéticos bajos y medios, y debe combinarse con el mecanismo de rotación de magnetización para extenderse al análisis del esfuerzo de cizallamiento.