EL CONFORMADO ELECTROMAGNÉTICO - Cafes de...

LABEIN Centro TecnológicoUnidad de Mecánica

EL CONFORMADO ELECTROMAGNEL CONFORMADO ELECTROMAGNÉÉTICO TICO

Presentado en:“Jornada Zaintek”

Parque tecnológico de Bizkaia28 Junio de 2004


Indice

Breves Anotaciones Históricas.

Elementos Básicos de las Técnicas de Conformado a Alta Velocidad.

Características fundamentales del procesos.

Conformado Electromagnético

– Generalidades

– Aplicaciones.

Conclusiones


Breves Anotaciones Históricas

• Inicios– Siglo XIX: Descubrimiento de efectos de alta velocidad en materiales.– Década de los 30: Primeros intentos de aplicación.

• Décadas 60-70.– Principios de Investigación Aplicada.– Focos principales: URSS - USA

– Sector motivador: Aerospacial.• Casi nula industrialización

• Hoy día.– Aparición de Nuevos desafíos /Restricciones: Energético + Medioambiental– Adecuación de actuación: Materiales + procesos.

– Ohio State University ( Decada 90) : Propuesta Alta velocidad


TTéécnicas de conformado a alta velocidadcnicas de conformado a alta velocidad

Conformado Electromagnético

Conformado por Explosivos Conformado Electrohidráulico

Bridge wire

Die

To vacuum

water

sample

Transmisión de energía almacenada

Energía Cinetica


Elementos BElementos Báásicos del Conformado sicos del Conformado ElectromagnElectromagnééticotico

• El proceso es principalmente INERCIAL.

• Al material le es conferido un perfil de velocidades de rango elevado.

.

• Estabilización inercial de los defectos; Retraso en la aparición de zonas de estricción

Esfuerzos de tracción adicionales en la muestra en zona de deformación uniforme que tiende a disminuir el gradiente de deformación localizado.


Elementos BElementos Báásicossicos

Tool

Workpiece

Mandrel

Ironing ConvencionalIroning Inercial

• Creación de elevadas presiones.


Elementos BElementos Báásicossicos

• Nuevos modelos de carga.• No requiere de contacto con un punzón o herramienta dura: EMF

interacción magnética.

• Posibilidad de incorporar estos métodos en herramental tradicionalexpandiendo las posibilidades del mismo.


CaracterCaracteríísticas Fundamentalessticas Fundamentales

• Mejora de la conformabilidad.

• Deformaciones: Fuera del rango de las indicadas por FLD.

Hidroforming baja presión Electrohidráulico



• Reducción de arrugas

2”

1”

+ -

El aumento de velocidad de lanzamiento confiere al material mas estabilidad en sutrayectoria



• Reducción del springback

• Presiones de impacto generadas en la deformación a alta velocidad.

provocan que la pieza se conforme a la forma de la matriz.

• Un frente de onda plástica se propaga a través del espesor minimizando las tensiones residuales elásticas.


Fundamentos Del ProcesoFundamentos Del Proceso

Rogowski Probe

Ring Specimen

Charging Circuit

Capacitor

Solenoid

Imax ~ 104 -106

Campos magnéticos transitorios

Solenoid Current

Specimen Current

-20

-15

-10

-5

0

5

10

15

20

0 100 200 300 400

Cur

rent

(kA

)

Time (µs)

Solenoid

I1

I2


Banco de Banco de CapacitoresCapacitores

Foto: Cortesia IAP

Charging Circuit

Equivalente Eléctrico

Ignitrones


BobinasBobinas

Side ViewTop View

PrimaryCoil

SecondaryCoil

Multi-vuelta -- Adaptadores-- Una sola vuelta

CompresiónConcentrador

Conformado


AplicacionesAplicaciones

Tubo de torsión de Boeing 777

Conformado

Indentación

Ajuste Natural

Ensamblado de tubos


Factores clave de una union por “crimp”

Tensiones residuales Conformabilidad Indentacion de superficie

Deformed area

Mandrel



2cm



Diseño dependiente de requerimientos de Presión



2.5”

EM tool

die w/desired form

embedded coil 2.5”

EM tool

die w/desired form

embedded coil

EMF como conformador de detalles / zonas mas comprometidas



SHEET METAL FORMING

Pre-Form Geometry

Electromagnetically Formed Steel Reference Panel



Doblado de pestaDoblado de pestaññaa

Configuración del sistema en banco


Aplicaciones: CorteAplicaciones: Corte


Aplicaciones

*Conformado *Conformado ElectrohidrElectrohidrááulicoulico

Incorporación de descargas eléctricas conjuntamente con el Hidroforming.

Aplicaciones : Prototipos.

No es la única aproximación al proceso (Masa)


LimitacionesLimitaciones

• Utilización de Conformado Híbrido con impulso final permite conformar piezas de determinado tipo.

• Aspecto Importante: Desarrollo de bobinas capaces de soportar un numero elevado de ciclos.

• El control dimensional del material cuando la pieza recorre grandes distancias es otro aspecto muy importante a considerar.

• El uso de más impulsos puede representar una mejor solución.



Actuadores Electromagnéticos pueden ser integrados en medios de producción convencionales

Provee al proceso de capacidad para conformar localmente ( hammer-like effect).

Ciclo de vida de la bobina depende de la energía por descarga.


CombinaciCombinacióón de Procesosn de Procesos

Energía es suministrada en regiones que en condiciones normales no se deformarían mucho , así como en zonas de entrada a matriz


CombinaciCombinacióón de Procesosn de Procesos


ConclusionesConclusiones

• Dominio de aspectos inerciales + Desarrollo de tensiones de compresión a lo largo del espesor.

• Inhibe la aparición de problemas muy comunes asociados a procesos de conformado clásicos (bajas velocidades).

• Extensa gama de aplicaciones.– Combinación de métodos tradicionales y nuevas

técnicas.

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