2. INDEX
1. Caracterització Mecànica
2. Processos de Conformació en Fred
3. Avaluació de la Conformabilitat
4. Conclusions
5. Bibliografia recomanada
I Jornada de difusió tecnològica – 2011
3. 1. Caracterització mecànica
Comportament mecànic d’un material: relació entre els esforços aplicats a
aquest i la seva resposta. Els principals comportaments dels materials a forces
externes són la deformació i la fractura.
Assaig Tracció
Uniaxial:
L’enteniment del comportament mecànic d’un material és també essencial
per la seva conformació, per millorar el seu comportament a aplicacions
específiques i per l’anàlisi de fallida
I Jornada de difusió tecnològica – 2011
4. 1. Caracterització mecànica
Assaig Tracció Uniaxial:
Existeixen diferents models matemàtics per descriure la zona plàstica de la
corva tensió-deformació
1200
Model de Hollomon:
1000
800
Resistència [MPa]
600
K: Coef. de resistència o
400 TRIP 800 Experimental mòdul plàstic.
TRIP 800 Hollomon n: Coef. d’enduriment per
200 deformació.
0
0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25
Deformació vertadera
I Jornada de difusió tecnològica – 2011
5. 1. Caracterització mecànica
Propietats mecàniques: Coeficient enduriment
Evolució del coeficient d’enduriment
amb la resistència del material
I Jornada de difusió tecnològica – 2011
6. 1. Caracterització mecànica
Propietats mecàniques:
En general a AHSS:
Menors deformacions
Menor enduriment
Major recuperació
elástica (sprinback)
En certs casos:
Major resistència i
similar deformació que
HSLA
Major enduriment que
HSLA
I Jornada de difusió tecnològica – 2011
8. 1. Caracterització mecànica: Anisotropia plàstica
Anisotropia: Variació de les propietats físiques i mecàniques d’un sòlid amb la
direcció de mesura
La anisotropia plàstica ve donada per la diferent orientació dels grans
cristal·lins
w
R
t
Relació entre la deformació en amplada dividit per la reducció del gruix
I Jornada de difusió tecnològica – 2011
9. 1. Caracterització mecànica: Anisotropia plàstica
La mesura dels diferents valors amb les diferents direccions de laminació
_ R0 2 R45 R90
R
4
R0 2 R45 R90
R
2
Anistropia normal (R): valors més elevats millora propietats
d’embotició, tenim més deformació en amplada i menys en espessor, es
retarda l'aparició de l’estricció i ruptura
Anisotropia planar (ΔR): valors elevats (positius o negatius), formació de
les anomenades orelles en embotició.
I Jornada de difusió tecnològica – 2011
10. 2. Processos de conformació en fred
Conformació: Capacitat d’un material a ser deformat per deformació
plàstica
Operacions
típiques de
conformació de
materials
I Jornada de difusió tecnològica – 2011
11. 2. Processos de conformació en fred: Embotició
Embotició: Producció d’objectes en forma de copa
Majors forces per embotició
Major força del pisador per evitar
arrugues (wrinkling)
1 etapa
Multi etapa Millora embotició amb més d’una etapa
I Jornada de difusió tecnològica – 2011
12. 2. Processos de conformació en fred: Punxonat o cizallat
Punxonat: Tall de la xapa mitjançant un punxó
dp
dd
dd d p
tolerància x100
2t
I Jornada de difusió tecnològica – 2011
13. 2. Processos de conformació en fred: Punxonat o tall
Punxonat: Tall de la xapa mitjançant un punxó
Major força de punxonat
I Jornada de difusió tecnològica – 2011
14. 2. Processos de conformació en fred: Doblat
Doblat: Realització d’una zona corbada inicialment recta
Recuperació elàstica (springback)
Anisotropia plàstica
Major forces de doblat
Esquema plegadora Axial Maquinaria
I Jornada de difusió tecnològica – 2011
15. 2. Processos de conformació en fred: Doblat
Doblat: Realització d’una zona corbada inicialment recta
Anisotropia plàstica
En general major ductilitat en
sentit de laminació. Materials amb
R baixa s’aprimen fàcilment, per
tant es podran doblar materials Dual Phase 1200
amb angles més aguts materials
amb R elevades
I Jornada de difusió tecnològica – 2011
16. 2. Processos de conformació en fred: Doblat
Doblat: Realització d’una zona corbada inicialment recta
Major recuperació elàstica (springback)
Estratègies per minimitzar springback
a) i b) sobredoblat d) Aplicació pressió
I Jornada de difusió tecnològica – 2011
17. 2. Processos de conformació en fred: Esbocat
Esbocat: Eixamplament d’orificis. Combinació d’un procés de
punxonat i doblat. Depèn de la qualitat de l’orifici inicial
Millora
esbocat:
Procés,
materials
I Jornada de difusió tecnològica – 2011
18. 3. Avaluació de la conformabilitat
Diferents mètodes d’avaluació a nivell de
laboratori
ε1
HET
FLD ε2
LDR
I Jornada de difusió tecnològica – 2011
19. 3. Avaluació de la conformabilitat: FLD & FLC
A les xapes metàl·liques les deformacions es mesuren al pla de la xapa (ε1
i ε2), atès que fer-ho a la variació del gruix és difícil
La relació d’aquestes deformacions es poden representar en un diagrama
FLD (Forming Limit Diagram)
FLC (Forming Limit Curve): Defineix la màxima conformabilitat d’un material al
diagrama FLD. Utilitzada com criteri de fallida o de principi de l’estricció
I Jornada de difusió tecnològica – 2011
20. 3. Avaluació de la conformabilitat: FLD & FLC
Assaigs d’estiratge NAKAJIMA i MARCINIAK segons norma ISO12004
Diferents geometries de
provetes, per obtenir les
diferents relacions de
deformació
FLC experimental
TRIP 700
I Jornada de difusió tecnològica – 2011
21. 3. Avaluació de la conformabilitat: FLD & FLC
Fractura
Utilització en
processos de
conformats reals
i en la FEM
I Jornada de difusió tecnològica – 2011
22. 3. Avaluació de la conformabilitat: LDR (Limit Drawing Ratio)
Assaig LDR: embotició de copes cilíndriques a partir de discos de diferents diàmetres
LDR: diàmetre de disc màxim que és possible embotir totalment
Diàmetre màxim disc D
LDR = =
Diàmetre punxó d
I Jornada de difusió tecnològica – 2011
23. 3. Avaluació de la conformabilitat: LDR (Limit Drawing Ratio)
TRIP 800
2,0 mm Mild Steel
1,5 mm
Material R LDR
Mild Steel 1,6 2,2
TRIP 800 1,0 2,1
I Jornada de difusió tecnològica – 2011
24. 3. Avaluació de la conformabilitat: HET (Hole Expansion Test)
d d0
HER x100 d0
d0 d
Tall per aigua (no presenta
zones afectades
Punxonat tèrmicament, ni rebava,…)
d
dp d
dd
Tall per làser (zona
afectada tèrmicament)
I Jornada de difusió tecnològica – 2011
25. 3. Avaluació de la conformabilitat: HET (Hole Expansion Test)
D. Gutierrez et al. Strategies
to imrove stretch-flangeability
in advanced high strength
steels. Proceedings of the
IDDRG2011 International
Conference, Bilbao 2011.
Un augment de la resistència mecànica no disminueix el HER
Tall per aigua millora en certs casos el HER en AHSS.
I Jornada de difusió tecnològica – 2011
26. 4. Conclusions
Els acers AHSS tenen una menor conformabilitat que els acers
convencionals, encara que són molt semblants als acers HSS
Un augment de la resistència del material no vol dir una disminució dràstica en
les propietats de conformabilitat
Aquestes disminucions o desavantatges es poden minimitzar variant el procés
de conformat, ja sigui modificant les forces d’embotició o el disseny final de la
peça
En determinats processos de conformat un augment de resistència pot ser una
avantatge, com els esbocats
Tenint en consideració les particularitats dels acers AHSS es poden aconseguir
reduccions de pes i millorar la qualitat del producte final
27. 5. Bibliografia recomanada
W.F. Hosford. Mechanical Behavior of Materials. Cambridge University Press.
2005.
W.F. Hosford, R. Caddell: Metal forming: Mechanics and Metallurgy. Cambridge
University Press. 2007.
D. Banabic, H.J. Bunge, K. Pöhlandt and A.E. Tekkaya. Formability of Metallic
Materials. Springer-Verlag. 2000.
Advanced High Strength Steel (AHSS) – Application Guidelines. International Iron
& Steel Institute. 2006. (www.worlsautosteel.org)
D. Gutiérrez. Estudio de la conformabilidad en aceros AHSS y aceros de
embutición. Projecte Final de Carrera. Enginyeria de Materials. Universitat
Politècnica de Catalunya. 2009.
D. Gutierrez et al. Strategies to improve stretch-flangeability in advanced high
strength steels. Proceedings of the IDDRG2011 International Conference, Bilbao
2011.
http://www.forma0.es
28. Moltes Gràcies per la seva atenció
david.gutierrez@ctm.com.es
I Jornada de difusió tecnològica – 2011
