Conformado de Chapa_industrial

7/25/2019 Conformado de Chapa_industrial

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Tema 6: Conformado de chapa 1/19

MMDULO II: CONFORMADO PLDULO II: CONFORMADO PLSTICO DESTICO DE

METALESMETALES

TEMA 6: Conformado de chapaTEMA 6: Conformado de chapa

TECNOLOGTECNOLOGAS DE FABRICACIAS DE FABRICACIN Y TECNOLOGN Y TECNOLOGA DEA DEMMQUINASQUINAS

DPTO. DE INGENIERDPTO. DE INGENIERA MECA MECNICANICA

Universidad del PaUniversidad del Pas Vascos Vasco EuskalEuskal HerrikoHerriko UnibertsitateaUnibertsitatea


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1. Caractersticas de los productos de chapa

2. Comportamiento de la chapa ante la deformacin

3. Corte

4. Doblado

5. Embuticin

6. Cuestionario tutorizado

7. Oportunidades laborales: empresas y productos

ContenidosContenidos


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1. Caracter1. Caractersticas de lossticas de losproductos de chapaproductos de chapa

CHAPA: producto plano de anchura igual o superior a 600mm. Se obtiene por laminaciones ytratamientos trmicos sucesivos del material.

- Chapa fina: espesor < 3mm- Chapa gruesa: espesor > 3mm

Otros productos relacionados:- Banda: producto plano laminado en caliente y suministrado en forma de bobina.- Fleje: banda cuya anchura de laminacin es < 600mm

Los productos de chapa se obtienen por deformacin plstica del metal EN PRENSAS, utilizandoherramientas COMPLEJAS Y CARAS denominadas TROQUELES.

Ejemplo de embut icin de un producto de chapa. Serepresentan esquemticamente los elementos que

configuran el troquel en este caso.


4/19Tema 6: Conformado de chapa 4/19


CARACTERSTICAS DE LOS PRODUCTOS DE CHAPA: Formas complejas con excelentes acabados superficiales.

Piezas de elevada relacin rigidez/peso

Alta PRODUCTIVIDAD (ratios de hasta 1500 piezas/hora).

Solo se justifican SERIES LARGAS (coste de utillajes y medios de produccin).

Las industrias del AUTOMVIL, ENVASES y ELECTRODOMSTICOSson grandes usuarios de los procesos de conformado de chapa




MATERIALES MS FRECUENTES: Acero al Carbono: el ms frecuente por su ductilidad.

espesor 1,5mm: carroceras de automvil,

electrodomsticos,

espesor hasta 12,5mm: llantas, recipientes a presin,

blindajes,

Aluminio: aeronutica y automvil de gama alta.

Aceros inoxidables: menaje y recipientes.

Aceros de alto lmite elstico: respuesta de los aceristas al

creciente uso del aluminio en carroceras. Otros materiales (cobre, magnesio, titanio,)

EJEMPLO: Porcentaje de piezas de chapa

del VW Passat en funcin del lmite elstico

del material:- 18% < 140 MPa

- 30% entre 180-240 MPa

- 25% entre 240-300 MPa

- 12% entre 300-420 MPa

- 15% > 1000 MPa

La industria del automvi l trabaja en eldesarrollo de nuevos materiales para

piezas de chapa con objeto de reducir elpeso del vehculo, y por tanto, su consumo

Datos de 2006: seespera que este

grupo aumente su

porcentaje hasta el50% en los

prximos aos




OTROS EJEMPLOS DE UTILIZACIN DE ACEROS DE ALTO LMITE ELSTICO EN EL AUTOMVIL

Mercedes Clase A:67% HSS y UHSS

Porsche Cayanne:65% HSS y UHSS

VOLVO XC90



2. Comportamiento de la chapa2. Comportamiento de la chapaante la deformaciante la deformacinn

Las propiedades de la chapa vienen determinadas por los procesosprevios de laminacin y tratamientos trmicos a los que haya sidosometida

ANISOTROPA: las propiedades no son iguales en todas las

direcciones como consecuencia de la recristalizacindireccional durante la laminacin (similar al fibrado

direccional en forja).

ESTADOS TENSIONALES VARIABLES EN LAS DISTINTAS

ZONAS DE LA PIEZA.

La anisot ropa puede provocar flujos dematerial d iferentes en las d iferentes

direcciones durante el conformado. En elejemplo, una copa correctamente embutida

(izquierda) y defectuosa (drcha) como

consecuencia de la anisotropa

Evolucin de los estados tensionales en unaoperacin de deformacin de chapa



2. Comportamiento de la chapa2. Comportamiento de la chapaante la deformaciante la deformacinn

CONFORMADO EN FRO Y EN CALIENTE En fro: a temperatura ambiente.

Es lo ms habitual en aceros de bajo contenido en carbono y chapas de

bajo espesor.

En caliente:

Muy interesante en aceros de alto lmite elstico: reduce el lmite

elstico, aumenta la ductilidad y reduce la recuperacin elstica.

Tambin se utiliza en chapas de alto espesor.

Se fabrican en estampacin en caliente de chaparefuerzos de puerta, parachoques, refuerzos de

montantes y piezas de alta resistencia en general

Prensa hidrulica

LOIRE SAFE parala estampacin dechapa en caliente



3. Corte3. Corte

Existen diferentes mtodos industriales para el CORTE DE CHAPA:

PUNZONADO: el material se cizalla por efecto del contacto

con el conjunto punzn-matriz.

CORTE POR LSER: un haz de luz de alta densidad deenerga provoca la fusin y el corte de la chapa.

Corte por lser de chapa

Punzn

Matriz

Chapa

PisadorMatriz yPunzn

Pisador

Troquel de corte para la fabricacinde una arandela

Pieza

final

Recorte



3. Corte3. Corte

PUNZONADO: para llevar a cabo el punzonado es necesario un conjunto de herramientas llamadasPUNZN, MATRIZ Y PISADOR. La forma del agujero viene determinada por el punzn y la matriz.

El acabado de los bordes es funcin (entre otros factores) de la holgura entre punzn y matriz.

A mayor holgura, peor acabado.

Otros parmetros importantes: Material de la chapa.

Lubricacin.

Velocidad de bajada del punzn.

CORTE FINO: punzonado con muy pequea separacin punzn-matriz.

Proporciona un acabado excelente de bordes, pero requiere chapade muy buena calidad.

Matriz

Separacin punzn-matriz

Zona bruida

Zona fracturada

Rebaba

Micro-fotografa de un borde dechapa punzonado, Se aprecianlas zonas bruida y fracturada



3. Corte3. Corte

PUNZONADO: para llevar a cabo el punzonado es necesario un conjunto de herramientas llamadasPUNZN, MATRIZ Y PISADOR.

Materiales de herramientas:

Punzn y matriz: aceros templados, metal duro,

fundicin nodular de alta resistencia. Pisador: fundicin laminar de baja resistencia.

Troquel progresivo para elpunzonado de chapa



3. Corte3. Corte

El CORTE POR LSER se basa en fundir y/o vaporizar el material de chapa mediante la aplicacin de unaalta densidad de energa (haz lser) y posteriormente evacuarlo con un gas

Consigue cortes de alta calidad con poca prdida de material.

Se aplica para espesores en el rango 0,2mm - 6mm en acero, acero inoxidable y aluminio (entre

otros materiales). Permite la mxima flexibilidad: con el mismo cabezal lser es posible obtener cualquier

geometra de pieza, mediante programacin en un Control Numrico (frente al punzonado, en el

que con un punzn solo es posible cortar una geometra).



4. Doblado4. Doblado

DOBLADO DE CHAPA: utilizando punzn y matriz se dobla lachapa hasta alcanzar un cierto ngulo.

Parmetros importantes:

Espesor de la chapa.

ngulo de doblado. Radio de doblado.

El doblado puede ser:

Una operacin parte de un troquel ms complejo

que incorpore otras operaciones de punzonado yembuticin.

Una operacin aparte que se realiza en mquinas

especficas denominadas PLEGADORAS.

Tambin son posibles otras configuraciones de

doblado, como el doblado de tubos o el doblado con

rodillos.

: ngulo dedoblado

R: Radio dedoblado

T: Espesor


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PLEGADO.

DOBLADO CON RODILLOS.

Punzn

Matriz

Chapa

Estructura

Cilindrohidrulico

Se trata de una mquina de ControlNumrico que permite programar yllevar a cabo de forma automtica

operaciones de doblado


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ANLISIS DE LA OPERACIN DE DOBLADO:

Recuperacin elstica o springback:

aparece un momento recuperador

debido a que la chapa trabaja en la zona

elstica. La recuperacin es tanto mayor

cuanto mayor es el lmite elstico de

la chapa.

Es difcil saberlo a priori: simulacin

numrica o ensayos previos.

Soluciones:

sobre-flexionar la chapa.

trabajar en caliente.

Radio mnimo de doblado: las fibras

ms externas trabajan a traccin y

pueden superar la tensin de rotura del

material. El radio mnimo depende de:

el material de la chapa. su espesor.

EJEMPLO: radio mnimo del acero de bajocontenido en carbono, sin tratamiento

trmico: R=0,5T


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5. Embutici5. Embuticinn

LMITE DE EMBUTIBILIDAD (LDR): existe un dimetro mximo de chapa que puede embutirse para uncierto dimetro de punzn sin que aparezcan grietas.

Un control defectuoso de la operacin de embuticin puede provocar la aparicin de daos en la pieza: Aparicin de grietas. Aparicin de arrugas.

LDR=Dimetro mximo de chapa

Dimetro de punzn

Grieta producida en lachapa durante la

embuticin de una piezade automvil


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6. Cuestionario6. Cuestionario tutorizadotutorizado

1. Por qu crees que los troqueles son tan caros?

2. Por qu crees que a los fabricantes de automvil les resultan tan interesante el desarrollo de acerosde alto lmite elstico?

3. Crees que los estados tensionales de una pieza forjada y de una pieza de chapa estampada tienenalgo en comn? Razona la respuesta.

4. Qu aspectos tendras en cuenta a la hora de elegir entre el corte por lser y el punzonado?

5. Qu resistencia mecnica puede alcanzar una fundicin nodular para la fabricacin de punzones y

matrices? Y qu elongacin?

6. Analiza los estados tensionales en la zona plana de una copa durante su embuticin. Son igualesdichos estados tensionales a lo largo de toda la pieza y de todo el proceso?

7. Por qu crees que la presin del pisador es una variable crtica en el proceso de embuticin?

8. Por qu la recuperacin elstica o springback es un problema mayor en los aceros de alto lmiteelstico?

9. Cmo crees que influira la ductilidad de la chapa en la aparicin de rebaba en una operacin decorte?


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Troquelera BATZProductos para AUTOMOCINLocalizacin: Igorre (Bizkaia)www.batz.com

7. Oportunidades laborales: empresas7. Oportunidades laborales: empresasy productosy productos

MATRICI S. Coop.

Productos para AUTOMOCINLocalizacin: Zamudio (Bizkaia)www.matrici.com

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del automvil

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