Conformabilitat v1

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



Assaig Tracció Uniaxial:


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:


Evolució del coeficient d’enduriment

amb la resistència del material

Propietats mecàniques: Coeficient enduriment



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:



Evolució del sprinback

Propietats mecàniques: Recuperació elàstica (sprinback)


↑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


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


2. Processos de conformació en fred

Conformació: Capacitat d’un material a ser deformat per deformació

plàstica

Operacions

típiques de

conformació de

materials


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)


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


2. Processos de conformació en fred: Punxonat o cizallat

Punxonat: Tall de la xapa mitjançant un punxó

Major força de punxonat


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


2. Processos de conformació en fred: Doblat


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




Major recuperació elàstica (springback)

Estratègies per minimitzar springback

a) i b) sobredoblat d) Aplicació pressió



Esbocat: Eixamplament d’orificis. Combinació d’un procés de

punxonat i doblat. Depèn de la qualitat de l’orifici inicial

Millora

esbocat:

Procés,

materials


2. Processos de conformació en fred: Esbocat

3. Avaluació de la conformabilitat

Diferents mètodes d’avaluació a nivell de

laboratori

ε1

ε2FLD

LDR

HET


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


Assaigs d’estiratge NAKAJIMA i MARCINIAK segons norma ISO12004

Diferents geometries de

provetes, per obtenir les

diferents relacions de

deformació

FLC experimental

TRIP 700



Fractura


Utilització en

processos de

conformats reals

i en la FEM


Assaig LDR: embotició de copes cilíndriques a partir de discos de diferents diàmetres

LDR: diàmetre de disc màxim que és possible embotir totalment


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


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)


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.


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

http://www.worlsautosteel.org/





Moltes Gràcies per la seva atenció


[email protected]

Conformabilitat v1

Technology

Transcript of Conformabilitat v1