Proyecto de investigación
Análisis del efecto combinado tracción-flexión en procesos de conformado de chapa metálica
Responsable: Carpóforo Vallellano Martín
Tipo de Proyecto/Ayuda: Plan Nacional del 2009
Referencia: DPI2009-13335
Fecha de Inicio: 01-01-2010
Fecha de Finalización: 30-07-2013
Empresa/Organismo financiador/es:
- Ministerio de Ciencia e Innovación
Equipo:
- Investigadores:
- Personal Investigador en Formación:
- Luis Humberto Martínez Palmeth (alta: 01/10/2010)
Contratados:
- Técnicos/Personal Administrativo:
- Mercedes Fernández Morales
Resumen del proyecto:
Los procesos de conformado de chapa se usan extensivamente para fabricar carrocerías de automóviles, fuselaje de aeronaves, revestimientos de electrodomésticos, etc. Estos procesos están limitados por la aparición de estricción localizada y/o fractura dúctil en el material, generalmente iniciadas en zonas de pequeños radios y con fuerte gradiente de deformaciones en el espesor. Tradicionalmente, los modelos de fallo en chapas se han formulado suponiendo un estado de deformaciones uniforme en la chapa. La existencia de un gradiente de deformaciones se tiene usualmente en cuenta tomando tensiones/deformaciones medias en el espesor de la chapa. Esta corrección tan simplista, a veces denominada Regla del Plano Medio (Mid-Plane Rule), proporciona en general resultados muy conservadores [Tharrett & Stoughton, 2003].
El efecto de la flexión en el conformado de chapas fue puesto de manifiesto por Ghosh y Hecker en 1974. No obstante, actualmente el número de trabajos dedicados a caracterizar este importante fenómeno es insignificante en comparación con el número de artículos en el campo del conformado de chapa. Los avances actuales apuntan claramente a la necesidad de distinguir entre dos tipos de fallo, en función de la severidad del gradiente de deformaciones: un Fallo controlado por Estricción y un Fallo controlado por Fractura. Ambos están controlados por fibras o volúmenes de material diferentes en el espesor de la chapa. En efecto, el primero parece estar gobernado por la estricción de las fibras menos alargadas de la sección. En cambio, el segundo está claramente controlado por la fractura dúctil del volumen de material situado en la cara más externa de la zona de plegado. Estos conceptos han sido recientemente discutidos por diferentes autores [Stoughton, 2008; Huang et al., 2008; Kitting et al. 2008; Vallellano et al., 2008], estableciendo un adecuado marco de trabajo para la caracterización del efecto combinado tracción-flexión en los procesos de conformado de chapa metálica.
El objetivo global del proyecto es la mejora del conocimiento teórico-experimental y la optimización de los procesos de fabricación empleados en el conformado de chapa. La investigación se centra en tres aspectos críticos aún sin resolver: (1) Proporcionar una descripción apropiada de los mecanismos de fallo (estricción y fractura) en chapas metálicas en situaciones de gradiente de deformaciones, incorporando variables cruciales como el volumen crítico de material para activar los modos de fallo, la tensión/deformación efectiva que caracteriza el gradiente de tensiones/deformaciones, y el efecto de la doble curvatura; (2) Generar un nutrido número de resultados experimentales bajo condiciones de tracción-flexión controladas para dos materiales diferentes (Aluminio y AHSS), que sirvan como soporte experimental al estudio anterior; y (3) Desarrollar una metodología robusta y fiable para detectar el inicio de la estricción localizada en condiciones de fuerte gradiente mediante el análisis en el tiempo de las deformaciones, empleando la técnica de Correlación de Imágenes Digitales. No existe actualmente una metodología fiable y aceptada para este fin. De hecho, la flamante normativa al respecto (ISO 12004-2:2008) propone un método espacial específico para ensayos de Nakajima y Marciniak, donde los gradientes de tensiones son nulos o muy suaves, el cual es claramente ineficiente cuando existen gradientes significativos.
