Formabilidad - Formability

La conformabilidad es la capacidad de una pieza de trabajo de metal dada para sufrir una deformación plástica sin dañarse. La capacidad de deformación plástica de los materiales metálicos , sin embargo, está limitada hasta cierto punto, momento en el que el material podría sufrir desgarros o fracturas (roturas).

Los procesos afectados por la conformabilidad de un material incluyen: laminado , extrusión , forjado , laminado , estampado e hidroformado .

Tensión de fractura

Un parámetro general que indica la conformabilidad y ductilidad de un material es la deformación por fractura que se determina mediante una prueba de tracción uniaxial (ver también tenacidad a la fractura ). La deformación identificada por esta prueba se define por elongación con respecto a una longitud de referencia. Por ejemplo, se utiliza una longitud de 80 mm (3,1 pulg.) Para el ensayo uniaxial estandarizado de probetas planas, de conformidad con EN 10002 . Es importante señalar que la deformación es homogénea hasta un alargamiento uniforme. Posteriormente, la deformación se localiza hasta que se produce la fractura. La deformación por fractura no es una deformación de ingeniería ya que la distribución de la deformación no es homogénea dentro de la longitud de referencia. No obstante, la deformación por fractura es un indicador aproximado de la conformabilidad de un material. Los valores típicos de la deformación por fractura son: 7% para material de resistencia ultra alta y más del 50% para acero de resistencia suave.

Límites de formación para la formación de láminas

Un modo de falla principal es causado por el desgarro del material. Esto es típico de las aplicaciones de formación de láminas. Un cuello puede aparecer en una determinada etapa de formación. Esta es una indicación de deformación plástica localizada . Mientras que la deformación más o menos homogénea tiene lugar en y alrededor de la ubicación del cuello posterior en la etapa de deformación estable temprana, casi toda la deformación se concentra en la zona del cuello durante la fase de deformación cuasi-estable e inestable. Esto conduce a fallas materiales que se manifiestan por desgarro. Las curvas de límite de formación representan la deformación extrema, pero aún posible, que puede sufrir un material en hoja durante cualquier etapa del proceso de estampado. Estos límites dependen del modo de deformación y la relación de deformaciones superficiales. La deformación superficial mayor tiene un valor mínimo cuando se produce la deformación por deformación plana, lo que significa que la deformación superficial menor correspondiente es cero. Los límites de formación son una propiedad material específica. Los valores típicos de deformación plana oscilan entre el 10% para grados de alta resistencia y el 50% o más para materiales de resistencia suave y aquellos con muy buena conformabilidad. Los diagramas de límite de formación se utilizan a menudo para representar gráfica o matemáticamente la conformabilidad. Muchos autores reconocen que la naturaleza de la fractura y, por lo tanto, los diagramas de límite de formación son intrínsecamente no deterministas, ya que se pueden observar grandes variaciones incluso dentro de una sola campaña experimental.

Dibujabilidad profunda

Una forma clásica de conformado de hojas es el embutido profundo , que se realiza dibujando una hoja por medio de una herramienta de perforación presionando en la región interior de la hoja, mientras que el material lateral sostenido por un portapiezas puede dibujarse hacia el centro. Se ha observado que los materiales con sobresaliente capacidad de embutición profunda se comportan de forma anisotrópica (ver: anisotropía ). La deformación plástica en la superficie es mucho más pronunciada que en el espesor. El coeficiente de Lankford (r) es una propiedad específica del material que indica la relación entre la deformación del ancho y la deformación del espesor en el ensayo de tracción uniaxial. Los materiales con muy buena capacidad de embutición profunda tienen un valor r de 2 o menos. El aspecto positivo de la conformabilidad con respecto a la curva límite de conformación ( diagrama de límite de conformación ) se ve en las trayectorias de deformación del material que se concentran en el extremo izquierdo del diagrama, donde los límites de conformación se vuelven muy grandes.

Ductilidad

Otro modo de falla que puede ocurrir sin ningún desgarro es la fractura dúctil después de la deformación plástica ( ductilidad ). Esto puede ocurrir como resultado de una deformación por flexión o cizallamiento (en el plano o en el espesor). El mecanismo de falla puede deberse a la nucleación y expansión del vacío a nivel microscópico. Las microgrietas y posteriores macrofisuras pueden aparecer cuando la deformación del material entre los huecos ha excedido el límite. Una amplia investigación se ha centrado en los últimos años en comprender y modelar la fractura dúctil . El enfoque ha sido identificar los límites de formación dúctil mediante varias pruebas a pequeña escala que muestran diferentes relaciones de deformación o triaxialidades de tensión. Una medida eficaz de este tipo de límite de conformado es el radio mínimo en aplicaciones de conformado por laminación (la mitad del espesor de la hoja para materiales con buena y tres veces el espesor de la lámina para materiales con baja conformabilidad).

Uso de parámetros de conformabilidad

El conocimiento de la conformabilidad del material es muy importante para la disposición y el diseño de cualquier proceso de conformado industrial. Las simulaciones que utilizan el método de elementos finitos y el uso de criterios de conformabilidad como la curva límite de conformado ( diagrama de límite de conformado ) mejoran y, en algunos casos, son indispensables para ciertos procesos de diseño de herramientas (ver también: simulación de conformado de chapa y análisis de conformado de chapa) ).

IDDRG

Uno de los principales objetivos del International Deep Drawing Research Group ( IDDRG , desde 1957) es la investigación, el intercambio y la difusión de conocimientos y experiencias sobre la conformabilidad de materiales laminares.

Referencias

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