Diversos procesos de conformado de planchas
En este curso veremos los siguientes
procesos de conformado e planchas:
Embutido, reembutido y afeitado
Estirado y estampado
Doblado
Corte por cizalle.
Aplicaciones del conformado de planchas y ventajas
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Applied in:
Packaging (Envases)
Food and beverage containers
Heat exchangers (intercambiadores de calor)
Automotive panels ( paneles y carrocerías automotrices)
Aerospace components
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Advantages
Speed of production (alta velocidad de producción)
Consistency of final properties ( consistencia de calidad)
Low cost of the product (bajo costo)
Use of a variety of alloys (se usan con muchas aleaciones)
Desarrollo de procesos de conformado
• Traditionally, by trials and experience.
• More recently, using numerical simulation. Requirements:
• Detailed knowledge of material deformation behaviour.
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Material deformation law
Anisotropy
Strain rate effects
Appropriate material characterisation tests
• Prediction of material failure - the most important information that a
simulation will provide
• Interaction between forming tools and sheet – contact formulation and
friction, which can evolve as surfaces are deformed.
• Programas para Simulación 2D vs 3D
Propiedades mecánicas que deben conocerse para
modelar procesos de conformado de planchas
• Curvas tensión verdadera – deformación
verdadera en tracción uniaxial
• Curvas tensión verdadera – deformación
verdadera en tracción biaxial (bulge test)
• Anisotropía del comportamiento mecánico
• Deformaciones límites ( máximas deformaciones
que se pueden alcanzar deformando bajo
diversos pasos de deformación
• Variación de las propiedades mecánicas con la
velocidad de deformación.
Anisotropía de las propiedades mecánicas
Anisotropía de las propiedades mecánicas
Anisotropía en el plano de una plancha de aluminio
Curvas tensión verdadera – deformación verdadera en
direcciones 0º, 90º y 45º de la dirección de laminación
Criterios de fluencia para materiales anisotrópicos
Coeficientes de anisotropía de Lankford.
Se estira la probeta en tracción uniaxial hasta 10 a 12% de deformación y
se miden las deformaciones verdaderas longitudinal (εx) y transversal (εy);
εz se saca por conservación de volumen
Criterios de fluencia para materiales anisotrópicos
Formas del límite de fluencia del nuevo criterio de Hill
Criterios de fluencia anisotrópicos
Formas del límite de fluencia del nuevo criterio de Hosford
Formas del límite de fluencia de una aleación de aluminio con diferentes
criterios de fluencia
Otros criterios de fluencia y aplicación a diversos materiales
Proceso y Matrices de embutido profundo
Embutido profundo
Esquema del proceso de deformación en el embutido
profundo
Embutido profundo
Falla en el proceso de embutido
Falla por fractura en borde in ferior de la copa y falla
por arrugas.
Embutido profundo
Embutido profundo
Embutido profundo
Embutido profundo
Embutido profundo
Embutido profundo
Embutido profundo
Embutido profundo. Máxima RME
Se puede demostrar que β= σf(pared, εy=0)/σf(flanche,εz=0) es igual a:
Por tanto : ln (RME)=η·[(Rav + 1)/2]½
Para una mayor RME interesa un mayor Rav. Usualmente existe alguna
anisotropía en el plano de la plancha, por consiguiente usualmente se
toma un promedio de R = Rav = (R0 + R90 + 2R45)/4 ( donde los grados
se miden respecto de la dirección de laminación.
El acero corriente tiene valores Rav = 1,0 a 1,4
El acero de embutido profundo tiene valores Rav = 1,4 a 1,8
El acero de embutido ultra profundo tiene valores Rav = 1,8 a 2,5.
Relación de RME con Rav según Hosford
• Hosford encontró una mejor relación entre β y
Rav :
• β = [(2Rav/(1+Rav)]0,27
• Esta ecuación se ajustó mejor a metales de
estructura FCC que la anterior; la anterior
fórmula fue calculada usando el criterio de
fluencia anisotrópico de Hill que se ajusta bien a
los BCC; esto llevó a Hosford a plantear su
nuevo criterio de fluencia que se ajusta a los
metales FCC con valores altos (8 a 10) del
exponente “a”.
Efecto del endurecimiento por deformación en la
fuerza de embutido.
Formación de orejas en embutido profundo
Formación de orejas en embutido profundo, orientación de ellas.
Formación de orejas en embutido profundo, magnitud de elllas.
La Fig. 14.12 muestra que la magnitud de las orejas es proporcional a ΔR;
por tanto es proporcional a la anisotropía en el plano de la plancha.
Reembutido.
Reembutido
Afeitado
Afeitado
Afeitado
Embutido telescópico: embutido-reembutiod-afeitado
en serie
Tensiones residuales
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