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 Applied in: Packaging (Envases) Food and beverage containers Heat exchangers (intercambiadores de calor) Automotive panels ( paneles y carrocerías automotrices) Aerospace components 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. –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 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 (ε x ) y transversal (ε y ); ε z 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. Máxima RME Se puede demostrar que β= σ f(pared, εy=0) /σ f(flanche,εz=0) es igual a: Por tanto : ln (RME)=η·[(R av + 1)/2] ½ Para una mayor RME interesa un mayor R av. 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 R av = 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 R av según Hosford Hosford encontró una mejor relación entre β y R av : β = [(2R av /(1+R av )] 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 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

Embutido telescópico: embutido-reembutiod-afeitado en serie

Tensiones residuales