| |
SIMULACIÓN Y DISEÑO INNOVADOR: CONFORMADO EN FRIO
Dentro de la unidad de conformado en frio, las principales líneas de trabajo son:
- Estimación de la recuperación elástica:
Los objetivos en este campo se centran en la propuesta de una metodología para estimar correc-tamente la recuperación elástica (springback), así como en la compensación de las herra-mientas de conformado para la obtención de piezas dentro de las tolerancias en el conformado de chapa de aceros avanzados de alta resistencia, estudiando los parámetros que influyen en el proceso. Por este motivo se utiliza como principal herramienta la simulación numérica por elemen-tos finitos sustentada en una rigurosa validación experimental.
Para lograr una correcta predicción de la recuperación elástica, se ha comprobado que es impres-cindible el conocimiento de la variación del módulo de elasticidad en función de la deformación plástica y del comportamiento cíclico de los aceros AHSS en estudio.
Se ha diseñado un método de compensación del springback mediante Abaqus que permite obte-ner la geometría de las herramientas compensadas (punzón, matriz y empujador) de tal manera, que la pieza obtenida después de la recuperación elástica coincida con la geometría diseñada originalmente.
- Conformado progresivo:
Se entienden como procesos de conformado progresivo, todo un conjunto de técnicas de confor-mado en las que la preforma se deforma muy localmente hasta obtener la forma final. Este tipo de proceso tiene la importante ventaja de reducir de forma muy notable la fuerza y el tamaño de la maquinaria necesaria para obtener cierta geometría final.
Una familia importante de procesos de conformado progresivo son los conocidos como repulsa-dos. Esta familia incluye el repulsado tradicional, la laminación cónica y la laminación cilíndrica. En los dos primeros procesos, una preforma circular de chapa que gira a gran velocidad se deforma aplicando presión con una rulina sobre un molde también giratorio. Con una o varias pasadas, se le da la forma deseada a la preforma. En la laminación cilíndrica, se hace girar a gran velocidad un tubo de un cierto grosor inicial mientras que unas rulinas, generalmente tres, a diferentes alturas, van reduciendo localmente su espesor. Al final del proceso se obtiene un tubo con espesor redu-cido de manera uniforme.
El ajuste de los parámetros del proceso en los repulsados sigue siendo a día de hoy, principal-mente cuestión de experiencia y prueba y error.
La simulación por ordenador permite obtener, tanto un conocimiento más profundo del proceso al tener una imagen completa del estado de tensiones y deformaciones del material, como una herramienta para predecir el efecto del cambio de parámetros del proceso.
En los últimos años, el grupo ha trabajado en la simulación del proceso de laminación cilíndrica de aceros de alto límite elástico. Este trabajo ha incluido la caracterización de los materiales para este tipo de procesos y el desarrollo de técnicas experimentales para validar las simulaciones.
- Predicción de ruptura:
La aparición de nuevos aceros de gran resistencia mecánica, al mismo tiempo que proporciona grandes ventajas, también genera nuevos inconvenientes durante el conformado. La complejidad de las actuales geometrías de trabajo induce caminos de deformación no lineales en operaciones de múltiples pasos. Los métodos de simulación utilizados hasta hoy para la predicción de posibles rupturas del material durante su conformado resultan excesivamente conservadores. Los criterios FLD (Failure Limit Diagram) son un claro ejemplo.
Existen diversos criterios para la predicción de la ruptura de chapa, hasta ahora en fase de valida-ción y un acuerdo por la comunidad científica. Entre ellos destaca el Diagrama límite de tensiones (FLSD). Este ha sido implementado por el equipo del CTM obteniendo muy buenos resultados.
La simulación mediante elementos finitos permite introducir el criterio FLSD para determinar si la pieza que se quiere embutir presentará estricción o no. Finalmente, todo este procedimiento per-mite reducir en gran medida las pruebas experimentales que, en muchas ocasiones son de difícil realización, suponiendo un gran coste inicial (útiles de conformado).
En la siguiente imagen se muestra la misma pieza embutida experimentalmente y simulada me-diante elementos finitos (criterio FLSD).
- Desgaste
La evolución de los materiales utilizados por la industria del conformado metálico ha sometido los utillajes de matricería a fuertes solicitaciones mecánicas que derivan en un fuerte desgaste de las herramientas y en muchos casos, en fracturas que las inutilizan. Ante esta problemática, el grupo de simulación y diseño innovador ha trabajado en el desarrollo de estrategias de simulación capa-ces de modelar el desgaste y la fallida de las herramientas de conformado. Las técnicas consisten en la programación de scrip para post-procesar los resultados de simulación y en la modelización de las herramientas con elementos deformables.
Actualmente, el grupo tiene la capacidad de llevar a cabo el diseño de herramientas presentando estimaciones de vida útil, lo que permite realizar una correcta selección del material y ajustar los planes de mantenimiento de los sistemas productivos.
<< Volver
|
