Métodos de ensayo del conformado de chapas
Las buenas propiedades de conformado son muy demandadas, especialmente para chapas finas. En la tecnología de conformado de metales, las chapas finas se procesan mediante varios métodos de fabricación, como laminado, forjado en matriz abierta, extrusión, embutición profunda o doblado. Durante el proceso, la pieza se conforma a partir de un recorte plano de chapa hasta adquirir su forma final.
Las máquinas de ensayos de conformado de chapas metálicas de ZwickRoell evalúan las propiedades requeridas para el procesamiento de chapas, con fuerzas de embutición de hasta 1.000 kN. Los métodos de ensayo de conformado de chapas nos proporcionan valores característicos para la transformación y el mecanizado del metal y recogen ensayos como el ensayo de embutición, el ensayo de embutición de copa profunda o el ensayo de expansión de orificio.
La tecnología de transporte y, en este caso, principalmente el sector del automóvil constituyen los motores principales de la innovación. Las crecientes exigencias expuestas a los materiales de chapa en el sector de la construcción de materiales ligeros han derivado en unos materiales de acero de gran y máxima resistencia, que, a su vez, también suponen nuevos retos para el conformado de chapas y el desarrollo del proceso debido a su reducida deformabilidad y elevada recuperación elástica.
Ensayos de embutición Ensayos de embutición de copa profunda Ensayos de expansión de orificio Otros métodos de ensayo Solicite asesoramiento
Métodos comunes en el ensayo del conformado de chapas
Entre los métodos típicos en el conformado de chapa se encuentran los ensayos de embutición Erichsen (ISO 20482) y Olsen (ISO 20482), el ensayo de copa profunda para el ensayo de orejas de embutición (ISO 11531 / EN 1669) y ensayos de expansión de orificio ISO 16630 con mayor aplicación en materiales de acero resistentes.
También se da especial importancia a la determinación de la curva límite de conformado según la norma ISO 12004, con la cual se generan deformaciones críticas en ensayos mediante un experimento de dos etapas y, a continuación, se comparan y analizan con las deformaciones producidas en el componente real. La determinación de una curva límite de conformado, también denominada Forming Limit Curve (FLC), sirve de ayuda para optimizar la embutición en el diseño del componente y, con ello, acelerar proceso de desarrollo.
Otros métodos de ensayo del conformado de chapas
Para garantizar que los materiales cumplen con las propiedades requeridas y que los procesos de conformado se desarrollan correctamente, se utilizan no solo ensayos específicos de conformado de chapa, sino también métodos de ensayo estándar como, por ejemplo, ensayos de tracción o ensayos de flexión.
Ensayo de tracción Ensayo de tracción biaxial Ensayo Draw Bead Ensayo de flexión en 3 puntos Ensayo de flexión en placas metálicas Ensayo de flexión en U
Ensayo de tracción con Valor r y Valor n
Para las chapas finas se exige a menudo una buena conformabilidad, además de una elevada resistencia. Para la caracterización de las propiedades de conformación de la chapa, se determinan los valores r y n en el ensayo de tracción.
El valor r describe la anisotropía vertical. Para el valor r se mide adicionalmente la variación transversal de la probeta de tracción.
El valor n describe el endurecimiento, aumento de la tensión, durante la deformación plástica hasta el alargamiento uniforme, y se determina a partir de los datos de tensión de tracción y los valores de deformación.
Para la determinación de los valores característicos en un ensayo de tracción, ZwickRoell ofrece una extensa gama de equipos de ensayos estándar de hasta 2.500 kN, con los que se pueden realizar ensayos de gran precisión y con grandes cargas.
Ensayo de tracción ISO 6892-1 Ensayo de tracción ASTM E8 Determinación Valor r Determinación Valor n
Ensayo de tracción biaxial
Se caracteriza por el ensayo de tracción en 2 ejes. Con el ensayo de tracción biaxial se determinan las propiedades de deformación del material. Este ensayo se emplea principalmente en el campo de la investigación y el desarrollo, ya que con él se pueden ajustar y examinar valores de tensión definidos en el punto de intersección de la probeta.
ZwickRoell construye estas máquinas de ensayos biaxiales a petición del cliente. La medición de la deformación se suele realizar con un sistema óptico. Para ello, ZwickRoell ofrece diferentes soluciones. ZwickRoell colabora con empresas asociadas para desarrollar tecnologías para la medición de la distribución de la deformación en alta resolución.
Ensayo draw-bead
Este ensayo sirve para determinar el coeficiente de fricción entre la chapa de acero y el punzón para hallar el lubricante ideal para este proceso de conformado, lo que permite evitar la formación de fisuras y pliegues y asegurar un proceso de embutición óptimo.
El dispositivo Draw Bead se puede montar fácilmente en una máquina de ensayos estándar. Para el ensayo, se fija una tira de chapa de medidas comunes (300 mm x 30 mm x 2 mm) de forma axial en la mordaza superior estándar y se cierra, a continuación, el freno o draw-bead. Después, la tira de chapa se estira con el dispositivo Draw Bead. Este proceso se puede repetir de forma automática. El número de repeticiones se puede ajustar.
Se garantizan resultados fiables y reproducibles, gracias a la fuerza de sujeción de control digital del draw-bead. Las matrices del dispositivo se pueden sustituir rápidamente para poder cumplir diferentes especificaciones de ensayo.
Ensayo de flexión
El ensayo de flexión en 3 puntos sirve, por un lado, para determinar valores característicos de las propiedades de flexión y, por otro, para realizar una evaluación visual del canto de flexión. Particularmente, el comportamiento de cordones de soldadura en el ensayo de flexión se suele examinar visualmente. ZwickRoell ofrece varias soluciones para dispositivos de flexión y la adaptación a mordazas disponibles.
Ensayo de flexión en discos
El ensayo de flexión en placas metálicas sirve para determinar el ángulo de flexión de chapas de carrocería, con el objetivo de hallar el comportamiento de deformación y la propensión a la fractura de materiales metálicos durante procesos de conformado con elementos de flexión dominantes (p. ej. operaciones de doblado) o en caso de carga de impacto.
Estos ensayos pueden realizarse con dispositivos especiales en ensayos de flexión en 3 puntos o ensayos de flexión en 4 puntos en todas las máquinas de ensayos AllroundLine.
Ensayo de flexión en U
El ensayo de flexión en U se emplea para el ensayo de lacados y recubrimientos de chapas metálicas finas. Se realiza en una máquina de ensayos de conformado de chapas metálicas BUP.
Conformado en caliente
- El templado como proceso de producción dentro del conformado en caliente ha ido ganando importancia en los últimos años, para satisfacer los requisitos específicos en el sentido de reducir el peso total y aumentar la seguridad en caso de colisión.
- El objetivo de dicho proceso es conseguir, con el mínimo de material, piezas de chapa con la misma resistencia o superior que con la que se alcanzarían con técnicas de estampación convencionales.
- Numerosos fabricantes del sector de la automoción utilizan dichos procesos, para producir piezas estructurales de la carrocería, tales como los pilares A y B, el túnel de la transmisión, los refuerzos del parachoques delantero y trasero, los marcos, los refuerzos de las puertas, vigas, rieles y marcos para el techo.
- En comparación con la estampación convencional, el conformado en caliente es mucho más complejo por naturaleza y permite producir en poco tiempo componentes altamente resistentes, de geometrías muy complejas y minimizar los efectos de springback o recuperación. Las probetas se extraen del producto final y, además del clásico ensayo de dureza de tracción y flexión, también se determina su resistencia.
