Métodos multicriterio aplicados en la selección de un material para discos de freno
Barra lateral del artículo
Contenido principal del artículo
Resumen
La selección de material para un componente automotor es un proceso complejo, porque implica una exploración de los principales criterios de acuerdo con las propiedades exigidas por el componente a diseñar. El presente estudio tiene como objetivo evaluar un material alterno en la fabricación de un disco de freno en vehículos livianos tipo SUV, a partir de los métodos multicriterio; para lo cual se toman en consideración cinco materiales candidatos para la aplicación deseada (Ti6Al4V, Al10Si C, AISI 304L, ASTM A 536 y ASTM A48). Los métodos multicriterio (MCDM) empleados son: VIKOR – la optimización multidisciplinar y solución de compromiso; ELECTRE I – eliminación y opciones que reflejan la realidad; COPRAS – evaluación compleja proporcional; ARAS – evaluación de relación de aditivos; MOORA – optimización multiobjetivo basado en el análisis de radios y el método ENTROPÍA que se emplea para la ponderación de los criterios. Se obtiene que la mejor alternativa es el material ASTM A536 según los métodos COPRAS, ELECTRE I, y ARAS por su baja densidad, un alto límite elástico y una buena resistencia a la compresión; en segunda opción es el ASTM A48 según VIKOR y MOORA.
Detalles del artículo
La Universidad Politécnica Salesiana de Ecuador conserva los derechos patrimoniales (copyright) de las obras publicadas y favorecerá la reutilización de las mismas. Las obras se publican en la edición electrónica de la revista bajo una licencia Creative Commons Reconocimiento / No Comercial-Sin Obra Derivada 4.0 Ecuador: se pueden copiar, usar, difundir, transmitir y exponer públicamente.
El autor/es abajo firmante transfiere parcialmente los derechos de propiedad (copyright) del presente trabajo a la Universidad Politécnica Salesiana del Ecuador, para las ediciones impresas.
Se declara además haber respetado los principios éticos de investigación y estar libre de cualquier conflicto de intereses.
El autor/es certifican que este trabajo no ha sido publicado, ni está en vías de consideración para su publicación en ninguna otra revista u obra editorial.
El autor/es se responsabilizan de su contenido y de haber contribuido a la concepción, diseño y realización del trabajo, análisis e interpretación de datos, y de haber participado en la redacción del texto y sus revisiones, así como en la aprobación de la versión que finalmente se remite en adjunto.
Referencias
[2] H. Sakamoto and K. Hirakawa, “Fracture analysis and material improvement of brake discs,” JSME International Journal Series A Solid Mechanics and Material Engineering, vol. 48, no. 4, pp. 458–464, 2005. doi: https://doi.org/10.1299/jsmea.48.458.
[3] P. Hwang and X. Wu, “Investigation of temperature and thermal stress in ventilated disc brake based on 3d thermo-mechanical coupling model,” Journal of Mechanical Science and Technology, vol. 24, no. 1, pp. 81–84, Jan 2010. doi: https://doi.org/10.1007/s12206-009-1116-7.
[4] V. Thilak, R. Krishnaraj, M. Sakthivel, K. Kanthavel, M. D. Marudachalam, and R. P. G, “Transient thermal and structural analysis of the rotor disc of disc brake,” International Journal of Scientific & Engineering Research, vol. 2, no. 8, pp. 1–4, 2011. [Online]. Available: https://goo.gl/1X9m8t
[5] F. Bagnoli, F. Dolce, and M. Bernabei, “Thermal fatigue cracks of fire fighting vehicles gray iron brake discs,” Engineering Failure Analysis, vol. 16, no. 1, pp. 152–163, 2009. doi: https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2008.01.009.
[6] B. A. Ali, S. Sapuan, E. Zainudin, and M. Othman, “Implementation of the expert decision system for environmental assessment in composite materials selection for automotive components,” Journal of Cleaner Production, vol. 107, pp. 557–567, 2015. doi: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2015.05.084.
[7] P. Chatterjee and S. Chakraborty, “Material selection using preferential ranking methods,” Materials & Design, vol. 35, pp. 384–393, 2012. doi: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2011.09.027.
[8] P. J. Blau, B. C. Jolly, J. Qu, W. H. Peter, and C. A. Blue, “Tribological investigation of titanium-based materials for brakes,” Wear, vol. 263, no. 7, pp. 1202–1211, 2007. doi: https://doi.org/10.1016/j.wear.2006.12.015.
[9] M. Maleque, S. Dyuti, and M. M. Rahman, “Material selection method in design of automotive brake disc,” in Proceedings of the World Congress on Engineering 2010 Vol III, 06 2010. [Online]. Available: https://goo.gl/7q9dpc
[10] A. Bahrami, N. Soltani, M. Pech-Canul, and C. A. Gutiérrez, “Development of metal-matrix composites from industrial/agricultural waste materials and their derivatives,” Critical Reviews in Environmental Science and Technology, vol. 46, no. 2, pp. 143–208, 2016. doi: https://doi.org/10.1080/10643389.2015.1077067.
[11] A. Jahan, F. Mustapha, S. M. Sapuan, M. Y. Ismail, and M. Bahraminasab, “A framework for weighting of criteria in ranking stage of material selection process,” The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol. 58, no. 1, pp. 411–420, Jan 2012. doi: https://doi.org/10.1007/s00170-011-3366-7.
[12] N. Kundakci and A. Isik., “Integration of macbeth and copras methods to select air compressor for a textile company,” Decision Science Letters, vol. 5, no. 3, pp. 381–394, 2016. doi: http://dx.doi.org/10.5267/j.dsl.2016.2.003.
[13] R. J. Girubha and S. Vinodh, “Application of fuzzy vikor and environmental impact analysis for material selection of an automotive component,” Materials & Design, vol. 37, pp. 478–486, 2012. doi: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2012.01.022.
[14] L. Anojkumar, M. Ilangkumaran, and V. Sasirekha, “Comparative analysis of mcdm methods for pipe material selection in sugar industry,” Expert Systems with Applications, vol. 41, no. 6, pp. 2964–2980, 2014. doi: https://doi.org/10.1016/j.eswa.2013.10.028.
[15] E. K. Zavadskas and Z. Turskis, “A new additive ratio assessment (aras) method in multicriteria decision–making,” Ukio Technologinis ir Ekonominis Vystymas, vol. 16, no. 2, pp. 159–172, 2010. doi: http://doi.org/10.3846/tede.2010.10.
[16] B. Mallick, B. Sarkar, and S. Das, “Application of the moora method for multi-criteria inventory classification,” Indian Science Cruiser, vol. 31, no. 6, pp. 15–21, 12 2017. doi: http://doi.org/10.24906/isc/2017/v31/i6/166459.
[17] N. Kharate and S. Chaudhari, “Effect of material properties on disc brake squeal and performance using fem and ema approach.” Materials Today: Proceedings, vol. 5, no. 2, Part 1, pp. 4986–4994, 2018. doi: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2017.12.076.