Volumen II - SAM

Congreso SAM/CONAMET 2009 Buenos Aires, 19 al 23 de Octubre de 2009
CARACTERIZACION DE LAS CAPACIDADES DE CONFORMADO DE CHAPAS DE
ACERO DE BAJO CARBONO ASISTIDA POR MODELIZACION
G. Charca Ramos 2 , M. Stout 2 , R.E. Bolmaro 1,2 , M. Serenelli 2 , J. Signorelli 1,2 , P. Turner 1,2
(1) Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura
Universidad Nacional de Rosario
Pellegrini 250 (2000) Rosario, Argentina.
(2) Instituto de Física Rosario (IFIR)
CONICET – UNR
27 de febrero 210 bis (2000) Rosario, Argentina.
E-mail: charca@ifir-conicet.gov.ar
RESUMEN
En diversas industrias, como la automovilística y la aeroespacial, las piezas metálicas son conformadas por
el proceso de estirado y/o embutido profundo, desarrollándose estados de deformaciones complejos. Una
herramienta útil para determinar si, durante dichos procesos mecánicos, la pieza sufrirá deformación
segura o insegura es la Curva Límite de Conformado (CLC) para el material. En este estudio se trabajó con
una chapa de acero de bajo carbono galvanizada, obteniendo su CLC. Esta información es de gran ayuda
para el diseño de los pasos y matrices de estampados necesarios para lograr una pieza deseada.
Por otra parte, se utilizó un modelo policristalino para evaluar la CLC, con el objeto de verificar la
influencia de las propiedades mas relevantes del material en las capacidades de conformado del mismo.
Para estos cálculos son necesarios, como datos de entrada, características tanto a escala del agregado
policristalino como a escala microestructural. El modelo policristalino se ha usado para evaluar dos
posibles leyes de endurecimiento, con el objeto de ayudar al entendimiento de la evolución microestructural
del material en los distintos procesos de conformado. A posteriori el modelo policristalino se ensambla con
el modelo mesoscópico de Marciniak-Kuczynski (1973) (M-K) de modo de predecir las CLC.
Palabras clave: Curva de Límite de Conformado, textura, conformabilidad, fluencia.
1. INTRODUCCIÓN
En diversos sectores de la industria, especialmente en la automotriz, el acero es ampliamente utilizado en la
fabricación de piezas que requieren altas deformaciones para obtener formas complejas con un mínimo de
procesos de conformado. El acero utilizado para este fin es obtenido por tratamientos termomecánicos como
el laminado en frío y el recocido. Durante estos procesos el material debe desarrollar una textura que
favorezca la conformabilidad. A escala microscópica la literatura muestra que para aceros de bajo carbono
las orientaciones que favorecen la propiedad de soportar altas deformaciones son {111} y {111}
[1] y a escala macroscópica podemos evaluar la conformabilidad de la chapa determinando los valores de los
coeficientes de Lankford, razón entre la deformación en el ancho y el espesor de la chapa, o determinando la
Curva de Límite de Conformado[2]. La determinación del coeficiente de Lankford es una forma de
caracterizar la conformabilidad del material pero es incompleta. La Curva de Límite de Conformado (CLC)
es una curva o una banda de ancho finito graficada en el espacio de deformación plana del material, que se
extiende desde el estado de deformación equibiaxial, pasando por deformación plana hasta el estado de
deformación de tracción. La CLC, separa la región de deformación segura de la insegura que es cuando
aparece la estricción que progresa hasta la rotura.
Una muestra del material es marcada con un patrón de círculos de 2.7 mm de diámetro exterior en una de sus
caras, para seguir las deformaciones desarrolladas. Luego es montada en una matriz circular, los bordes son
fijados para quedar inmóviles, y entonces un punzón semiesférico es empujado hacia la matriz deformando
el material. Este proceso continúa hasta que el material desarrolla inestabilidad plástica, que eventualmente
llega hasta la fractura. Midiendo las dimensiones de los círculos en la muestra, antes y después del ensayo,
calculamos la deformación en el material, y, por la relación entre la deformación mayor y menor, podemos
asociarlas a los diferentes estados de deformación. La técnica para medir CLC y el detalle de diseño de
punzones y matrices fue informada por otros autores [3, 4]. Para obtener los diferentes estados de
deformación se varía la forma y dimensiones de las muestra y el lubricante entre la matriz y la muestra [5-9].
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