Date post: | 12-Jul-2015 |
Category: |
Technology |
Upload: | fundacio-ctm-centre-tecnologic |
View: | 334 times |
Download: | 2 times |
Conformació acers AHSS
D. Gutiérrez – Lleida, 11 d’Octubre 2011
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
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
1. Caracterització mecànica
Assaig Tracció Uniaxial:
I Jornada de difusió tecnològica – 2011
Existeixen diferents models matemàtics per descriure la zona plàstica de la
corva tensió-deformació
K: Coef. de resistència o
mòdul plàstic.
n: Coef. d’enduriment per
deformació.
0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,250
200
400
600
800
1000
1200
TRIP 800 Experimental
TRIP 800 HollomonRe
sist
èn
cia
[MP
a]
Deformació vertadera
Model de Hollomon:
1. Caracterització mecànica
Evolució del coeficient d’enduriment
amb la resistència del material
Propietats mecàniques: Coeficient enduriment
I Jornada de difusió tecnològica – 2011
1. Caracterització mecànica
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
Propietats mecàniques:
I Jornada de difusió tecnològica – 2011
1. Caracterització mecànica
Evolució del sprinback
Propietats mecàniques: Recuperació elàstica (sprinback)
I Jornada de difusió tecnològica – 2011
↑Rm
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
t
wR
Relació entre la deformació en amplada dividit per la reducció del gruix
I Jornada de difusió tecnològica – 2011
1. Caracterització mecànica: Anisotropia plàstica
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.
4
2 90450_ RRRR
2
2 90450 RRRR
La mesura dels diferents valors amb les diferents direccions de laminació
I Jornada de difusió tecnològica – 2011
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
Embotició: Producció d’objectes en forma de copa
Millora embotició amb més d’una etapa
Majors forces per embotició
Major força del pisador per evitar
arrugues (wrinkling)
I Jornada de difusió tecnològica – 2011
2. Processos de conformació en fred: Embotició
1 etapa
Multi etapa
Punxonat: Tall de la xapa mitjançant un punxó
1002
xt
ddtolerància
pd
dd
dp
I Jornada de difusió tecnològica – 2011
2. Processos de conformació en fred: Punxonat o cizallat
Punxonat: Tall de la xapa mitjançant un punxó
Major força de punxonat
I Jornada de difusió tecnològica – 2011
2. Processos de conformació en fred: Punxonat o tall
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
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
amb angles més aguts materials
amb R elevades
Dual Phase 1200
I Jornada de difusió tecnològica – 2011
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
2. Processos de conformació en fred: Doblat
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
2. Processos de conformació en fred: Esbocat
3. Avaluació de la conformabilitat
Diferents mètodes d’avaluació a nivell de
laboratori
ε1
ε2FLD
LDR
HET
I Jornada de difusió tecnològica – 2011
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
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
3. Avaluació de la conformabilitat: FLD & FLC
Fractura
I Jornada de difusió tecnològica – 2011
Utilització en
processos de
conformats reals
i en la FEM
3. Avaluació de la conformabilitat: FLD & FLC
Assaig LDR: embotició de copes cilíndriques a partir de discos de diferents diàmetres
LDR: diàmetre de disc màxim que és possible embotir totalment
I Jornada de difusió tecnològica – 2011
3. Avaluació de la conformabilitat: LDR (Limit Drawing Ratio)
Diàmetre punxó dLDR = =
Diàmetre màxim disc D
TRIP 8002,0 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
3. Avaluació de la conformabilitat: LDR (Limit Drawing Ratio)
d0
d
1000
0 xd
ddHER
dd
Tall per làser (zona afectada tèrmicament)
dd
dp
Tall per aigua (no presenta zones afectades
tèrmicament, ni rebava,…)Punxonat
3. Avaluació de la conformabilitat: HET (Hole Expansion Test)
I Jornada de difusió tecnològica – 2011
Un augment de la resistència mecànica no disminueix el HER
Tall per aigua millora en certs casos el HER en AHSS.
D. Gutierrez et al. Strategies
to imrove stretch-flangeability
in advanced high strength
steels. Proceedings of the
IDDRG2011 International
Conference, Bilbao 2011.
I Jornada de difusió tecnològica – 2011
3. Avaluació de la conformabilitat: HET (Hole Expansion Test)
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
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