En el estampado de chapa, los cordones son un elemento clave para controlar la entrada de chapa para formar paneles grandes. La mayoría de los estudios se han centrado en un diseño de cordón único, que proporciona una unión limitada;solo unos pocos estudios han cubierto múltiples cordones de tracción u otras geometrías. "Drawing Weld Bead Constraints in Sheet Metal Drawing Operations", un artículo sobre diseño de cordón único publicado en noviembre/diciembre. STAMPING Journal 2020, explica que la unión se puede aumentar a algunos extensión aumentando la profundidad de penetración del cordón macho y haciendo que el radio del cordón sea más puntiagudo.
El radio más agudo aumenta la deformación de la chapa a medida que se dobla/endereza con cada paso, mientras fluye a través del cordón de tracción. Para materiales con ductilidad limitada, como aleaciones de aluminio y aceros avanzados de alta resistencia, se minimiza el nivel de deformación por flexión/ El ciclo sin flexión mediante el uso de radios de cordón de soldadura más grandes puede ayudar a prevenir el agrietamiento de la chapa metálica. En lugar de afilar estos radios, la restricción se puede aumentar aumentando el número de pasos de flexión/enderezamiento (consulte la Figura 1).
El propósito de este estudio fue presentar un diseño híbrido de cordón único/doble cordón y analizar el desempeño de esta configuración en términos de su fuerza de unión alcanzable. El diseño de cordón doble propuesto tiene tres secuencias adicionales de flexión y enderezamiento, y más fricción. que un solo cordón ajustable. Esto da como resultado una mayor fuerza de unión para la misma penetración del cordón o la capacidad de reducir la penetración del cordón para minimizar la deformación de la hoja.
Se probaron muestras de aluminio AA6014-T4 para determinar cómo la penetración del cordón central y el espacio entre el adhesivo afectan la fuerza de unión. Las muestras de prueba utilizadas para este estudio tenían 51 ± 0,3 mm de ancho, 600 mm de largo y 0,902 ± 0,003 mm de espesor. Limpie y lubrique adecuadamente las muestras de láminas y los insertos con aceite de esmerilado 61AUS. Los insertos de cordón de tracción están mecanizados a partir de acero para herramientas D2 y tratados térmicamente a HRC 62.
La Figura 2 muestra los componentes del cordón doble sintonizable utilizado en este estudio. El mismo simulador de talón y sistema de cilindro hidráulico se utilizó en el estudio analizado en el artículo anterior, que presenta el diseño del sistema con más detalle. Todo el conjunto del simulador de cordón está montado sobre una mesa de acero dentro del marco de la máquina de ensayo de tracción Instron, y los insertos ajustables de doble cordón se montan en el simulador de cordón de tracción.
Durante el experimento, se aplicó una fuerza de sujeción constante de 34,2 kN para mantener constante el espacio entre las partes superior e inferior del cordón de tracción cuando se tiraba la hoja sobre el cordón de tracción. La separación entre las partes superior e inferior del cordón de tracción es siempre mayor. que el espesor de la lámina, y se ajusta mediante un juego de cuñas.
El procedimiento de prueba es similar al utilizado en la prueba de cordón monoajustable descrita en el artículo anterior. Utilice un espaciador calibrado para crear el espacio deseado entre las hojas y utilice una galga de espesores para verificar la precisión del espacio. La abrazadera superior del tensor El aparato de prueba sujeta el extremo superior de la hoja, mientras que el extremo inferior de la tira se sujeta entre los insertos.
Se desarrollaron modelos numéricos de experimentos con cordones de tracción utilizando el software Autoform. El programa utiliza un método de integración implícito para simular operaciones de conformado, lo que permite una fácil modificación del modelo de simulación sin afectar significativamente el tiempo de cálculo. Este procedimiento simplifica la prueba del molde y muestra una buena correlación con los resultados experimentales.Detalles del modelo numérico se proporcionan en el artículo anterior.
Se realizaron experimentos para determinar el efecto de la penetración del cordón central en el rendimiento del sistema de cordón estirado. Probado con penetración de pase central de 6 mm, 10 mm, 13 mm y sin pase central mientras se mantiene el espacio entre el inserto y el listón al 10 % del espesor del espécimen de prueba. Se realizaron tres pruebas para cada configuración geométrica para garantizar resultados consistentes.
La Figura 3 muestra la repetibilidad de los resultados experimentales para la penetración de perlas de 6 mm en tres muestras, con una desviación estándar promedio de 0,33% (20 N).
Figura 1. En un diseño de cordón de tracción híbrido, la penetración ajustable del cordón proporciona una mayor restricción. Retraer el cordón convierte este cordón de tracción en una configuración tradicional de cordón único.
La Figura 4 compara los resultados experimentales (sin cordón central y penetración de 6, 10 y 13 mm) con los resultados de la simulación. Cada curva experimental representa la media de tres experimentos. Se puede ver que existe una buena correlación entre los resultados de la prueba y la simulación. , con una diferencia promedio en los resultados de aproximadamente ±1,8%. Los resultados de la prueba muestran claramente que una mayor penetración de las cuentas conduce a un aumento en la fuerza de unión.
Además, se analizó el efecto del espacio sobre la fuerza de restricción para la configuración de doble cordón de aluminio AA6014-T4 con una altura del cordón central de 6 mm. Este conjunto de experimentos se realizó para espacios del 5%, 10%, 15%. y 20% del espesor de la muestra. Se mantiene un espacio entre la brida del inserto y la muestra. Los resultados experimentales y de simulación en la Fig. 5 muestran la misma tendencia: aumentar el espacio puede conducir a una reducción significativa en la restricción del cordón de tracción.
El coeficiente de fricción de 0,14 se eligió mediante ingeniería inversa. Luego se utilizó un modelo numérico del sistema de cordón de tracción para comprender el efecto del espacio entre la lámina y el ala para espacios de 10%, 15% y 20% de espesor de lámina metálica. Para un 5 % de brecha, la diferencia entre los resultados simulados y experimentales es del 10,5%;para espacios más grandes, la diferencia es menor. En general, esta discrepancia entre la simulación y el experimento se puede atribuir a la deformación por corte en todo el espesor, que puede no ser capturada por el modelo numérico en la formulación de la capa.
También se investigó el efecto de un espacio sin cordón central (un cordón ancho) sobre la unión. Este conjunto de experimentos también se realizó para espacios del 5%, 10%, 15% y 20% del espesor de la lámina. La Figura 6 compara el resultados experimentales y de simulación, mostrando buena correlación.
Este estudio demostró que la introducción de un cordón central fue capaz de cambiar la fuerza de unión en un factor de más de 2. Para el tocho de aluminio AA6014-T4, se observó una tendencia a disminuir la fuerza de restricción a medida que se abría el espacio de la brida. El modelo numérico desarrollado del flujo de chapa metálica entre las superficies del cordón de tracción muestra una buena correlación general con los resultados experimentales y ciertamente puede facilitar el proceso de prueba.
Los autores desean agradecer al Dr. Dajun Zhou de Stellantis por sus valiosos consejos y su útil discusión sobre los resultados del proyecto.
STAMPING Journal es la única revista de la industria dedicada a satisfacer las necesidades del mercado del estampado de metales. Desde 1989, la publicación ha estado cubriendo tecnologías de vanguardia, tendencias de la industria, mejores prácticas y noticias para ayudar a los profesionales del estampado a administrar sus negocios de manera más eficiente.
Ahora con acceso completo a la edición digital de The FABRICATOR, fácil acceso a valiosos recursos de la industria.
La edición digital de The Tube & Pipe Journal ahora es totalmente accesible y brinda fácil acceso a valiosos recursos de la industria.
Disfrute de acceso completo a la edición digital de STAMPING Journal, que proporciona los últimos avances tecnológicos, mejores prácticas y noticias de la industria para el mercado del estampado de metales.
Ahora con acceso completo a la edición digital de The Fabricator en Español, fácil acceso a valiosos recursos de la industria.
Hora de publicación: 23 de mayo de 2022