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Ensayo de chapa fina

Las chapas finas representan, junto a las láminas, el último eslabón en la cadena de producción de productos planos. Las chapas finas tienen un espesor entre 0.35 y 3.0 mm; las láminas tienen un espesor menor de 60 µm. Las chapas finas cubren el área de unión de espesores. Existe una extensa variedad de aplicaciones para estos productos planos, ya que están muy extendidos en todos los sectores industriales, y con ello, también una amplia gama de ensayos correspondientes. 

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Ensayos de tracción con determinación de los valores r y n

Para las chapas finas se exige a menudo una buena conformabilidad, además de una elevada resistencia. Para la caracterización de las propiedades de los materiales en el ensayo de tracción, se aplican comunmente la norma internacional ISO 6892-1 y la americana ASTM E 8.

Determinación del valor r y n

Durante el ensayo de tracción, se determinan los valores r y n para la caracterización de las propiedades de conformación. El valor n determina la el endurecimiento –aumento de la tensión– durante la deformación plástica hasta la extensión uniforme. El valor r describe la anisotropía vertical. El valor n se halla a partir de los valores de la fuerza de tracción y los valores del alargamiento. Para el valor r se mide, adicionalmente, la deformación transversal de la probeta durante el ensayo. El valor r se determina de acuerdo con la norma internacional ISO 10113, así como también con la americana ASTM E 517, el valor n, según la norma ISO 10275 y la ASTM E 646. Las probetas de tracción se extraen de la chapa fina de manera que en determinados ángulos se encuentren en el sentido de laminación, ya que el valor r también depende del sentido de laminación. La longitud paralela se obtiene mediante el estampado o el fresado con su mecanizado posterior, en el caso de las láminas, se suelen cortar en tiras, en algunos casos, también se troquelan probetas; la forma de la probeta se selecciona de acuerdo con los métodos indicados en las normas mencionadas. 

Preparación de probetas

Para la preparación de probetas, ZwickRoell ofrece distintos equipos y dispositivos de acuerdo con el espesor de la chapa. ZwickRoell ofrece un amplio surtido de máquinas de ensayos estáticos de materiales para la determinación de los valores característicos a partir de ensayos de tracción. En extensometría longitudinal y transversal, la oferta de ZwickRoell es amplísima: ofrece la combinación ideal para satisfacer las necesidades de cualquier cliente y cumplir todos los requisitios de ensayo; puede combinar, p. ej., un láser para chapas de mayor estabilidad dimensional.

Ensayos de dureza

Los ensayos de dureza en chapas y chapas laminadas finas tienen la función de determinar la dureza superficial de las chapas y del recubrimiento. El ensayo de dureza sirve principalmente para la garantía de calidad de los procesos de laminación y revestimiento. Dado que, generalmente, se trata de capas del rango de pocos micrómetros a pocas decenas de micrómetros, en este caso se emplean principalmente métodos de dureza con pequeñas profundidades de indentación. 

Las profundidades de indentación reducidas se pueden alcanzar mediante la aplicación de fuerzas de ensayo con los métodos clásicos de dureza Vickers (DIN EN ISO 6507-1), Rockwell (DIN EN ISO 6508-1), especialmente las escalas Rockwell Superficial, así como también con el método Brinell (DIN EN ISO 6506-1). Para capas finas, se aplica más a menudo el método de dureza Martens. Dicho método también se denomina ensayo de penetración instrumentado por la precisa medición de la curva de fuerza-profundidad; en el entorno internacional recibe las siglas IIT. La profundidad de penetración de una huella no deberá superar, en este caso, del 10 % del espesor de chapa o de capas disponible, de lo contrario, el efecto del apoyo o del substrato ya no será inapreciable. El ensayo de penetración instrumentado tiene la ventaja de que, incluso las pequeñas impresiones o profundidades de huella, se pueden medir con elevada precisión y, con ello, los valores de dureza se pueden determinar de forma segura y reproducible.

Las chapas finas se suelen cortar según las necesidades específicas del cliente y se sueldan con chapas de otras calidades (tailored blanks), p. ej. mediante soldadura por costura (DIN EN ISO 4063). La calidad de las costuras de soldadura también se controla por otros métodos de dureza. En este contexto, se suelen emplear métodos de microdureza según Vickers y Knoop, pero también Martens (DIN EN ISO 6507-1, DIN EN ISO 4545-1, DIN EN ISO 14577-1) en secciones transversales o en la superficie del cordón de soldadura en los alrededores. Con equipos de estos métodos se pueden definir exactamente las posiciones para los ensayos sencillos o múltiples.

Ensayos de conformación

Para la caracterización de chapas finas se exigen ensayos de conformación fiables. Los procedimientos típicos de conformación, tales como la embutición o el estirado sobre molde, se determinan y comprueban a través de métodos de ensayo normalizados. Con sus máquinas para ensayos de conformado de chapas metálicas del tipo BUP con cargas de estiramiento de hasta 1.000 kN, ZwickRoell ofrece la posibilidad de ensayar todas las características exigidas.

Un ensayo tan importante como laborioso es la determinación de la curva límite de deformación, a partir de la cual los ingenieros pueden deducir la deformación límite que no debería de sobrepasarse durante los procesos de conformación. ZwickRoell coopera con socios cualificados en el desarrollo de la tecnología óptica necesaria de captación de las deformaciones durante el proceso del estiramiento.

Ensayos de desgarro a alta velocidad

El comportamiento de materiales a elevadas velocidades de extensión es de importancia decisiva para las aplicaciones de la industria del automóvil. Durante un accidente se alcanzan elevadas velocidades de deformación del material que deben tenerse en cuenta en el diseño y la construcción del automóvil. Los valores característicos necesarios se obtienen con el ensayo de desgarro a alta velocidad con máquinas de ensayo de alta velocidad de la serie HTM de ZwickRoell. Estas máquinas de ensayo servohidráulicas alcanzan velocidades de deformación en probetas de hasta 20 m/s con fuerzas de hasta 160 kN.

Ensayos 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 conformación, 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 y se cierra, a continuación, la herramienta 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 dispositivo Draw Bead. Las matrices del dispositivo se pueden cambiar rápidamente para poder cumplir diferentes especificaciones de ensayo.

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