¿Alguna vez se ha preguntado por qué puede ser tan complicado doblar chapas de acero de alta resistencia? Este artículo explora los defectos más comunes que se encuentran durante el proceso de doblado libre de placas de acero de alta resistencia, como el agrietamiento y el springback. Profundiza en las causas de estos problemas y ofrece soluciones prácticas para mejorar la precisión y la eficacia del doblado. Si conoce los factores clave que influyen en estos defectos, podrá mejorar sus técnicas de plegado y minimizar los costes de producción. Sumérjase y aprenda a abordar estos retos con eficacia y a garantizar piezas curvadas de alta calidad.
Con los avances en el aligeramiento de los vehículos y la seguridad en caso de colisión, el uso de chapas de acero de alta resistencia en la industria del automóvil está aumentando gradualmente.
En la actualidad, las piezas curvadas de chapa de alta resistencia se utilizan principalmente en componentes estructurales de chasis de automóviles.
Doblado de chapas puede hacerse de dos maneras:
(1) Estampación Doblado
Esta técnica de plegado exige que la matriz de plegado y la chapa de material estén totalmente adheridas entre sí y coincidan con el chapa metálica piezas con precisión.
Debido al elevado coste de desarrollo del molde, es adecuado para piezas de chapa con estructuras intrincadas.
Este método elimina la necesidad de matriz dobladora para corresponder individualmente a cada pieza de chapa.
Ajustando el proceso de plegado y la carrera de la prensa plegadora, se puede producir un molde de plegado flexible que se adapte a los requisitos de diversas piezas plegadas.
Es rentable para piezas de chapa con estructuras sencillas, ya que el coste de desarrollo de una prensa plegadora el moho es bajo.
Sin embargo, cuando las placas de alta resistencia se doblan utilizando el método de doblado libre en una prensa plegadora, la eficiencia de la producción se reduce debido a diversos defectos causados por factores como el rendimiento del material, las condiciones del equipo, y proceso de plegado parámetros.
Esto puede acarrear pérdidas económicas.
En este artículo, analizaremos los principales tipos de defectos en la flexión libre de chapas de acero de alta resistencia y propondremos las correspondientes medidas de mejora y contramedidas.
Cuando el interior radio de curvatura (R) se reduce hasta cierto punto, una deformación excesiva puede provocar grietas o microfisuras en el material longitudinal lateral fuera del material de la chapa en el radio de curvatura, como se ilustra en la figura 1.
Durante la fase inicial de producción de prueba de alta resistencia curvado del acero piezas, los defectos de agrietamiento por flexión son habituales, lo que provoca no sólo el desperdicio de la chapa, sino también un obstáculo para el avance normal del proyecto.
Los principales factores que contribuyen a la formación de grietas en los productos de alta resistencia curvado del acero partes puede atribuirse a los siguientes aspectos.
Fig 1 Fisuración en el radio de curvatura de acero de alta resistencia piezas curvadas
El radio de curvatura mínimo, que evita el agrietamiento de la fibra exterior, es el radio de curvatura final.
El radio mínimo de curvatura depende de varios factores, como las propiedades mecánicas del material, la dirección de la fibra de la placa, la calidad de la superficie de la placa, la calidad de los bordes y el grosor de la placa.
A medida que aumenta la resistencia del material, disminuye su plasticidad, lo que se traduce en un mayor radio mínimo de flexión.
Además, las chapas laminadas en frío tienden a presentar anisotropía, con mayor plasticidad a lo largo de la dirección de la fibra que perpendicular a ella.
Por lo tanto, cuando el línea de plegado es perpendicular a la dirección de la fibra de la lámina, el radio mínimo de curvatura es menor.
Para evitar las grietas o microgrietas por flexión, es esencial predecir de antemano con exactitud el radio mínimo de flexión de la chapa.
Por ejemplo, el radio de curvatura del acero de protección BP500 (con un límite elástico de no menos de 1250MPa) debe ser al menos 4 veces el grosor del material y la línea de doblado debe ser perpendicular a la dirección de la fibra de la lámina de material.
Para evitar el agrietamiento por flexión causado por un radio de flexión insuficiente, es crucial tener en cuenta la relación entre el radio de flexión y el radio de flexión mínimo, así como la relación entre la línea de flexión y la dirección de la fibra del material de la chapa durante la etapa de revisión digital-analógica.
En el proceso de doblado, es importante colocar correctamente la línea de doblado para garantizar la precisión de las piezas dobladas.
Tradicionalmente, los métodos de posicionamiento manual de líneas incluyen el posicionamiento de marcado manual o láser, el posicionamiento de muescas de proceso y el posicionamiento de bloques de máquina herramienta.
FIG. 2 Grieta en la ranura de proceso de piezas curvadas de chapa de alta resistencia
Durante el ensayo de flexión de materiales de chapa BP500, cuando se utiliza el método de posicionamiento por entalladura de proceso, pueden producirse grietas en el hueco de posicionamiento, como se muestra en la figura 2.
En muescas cambia la forma original del borde liso del material por una afilada, lo que provoca que la tensión se concentre en los huecos. Cuando se dobla la chapa, el valor de la tensión en el hueco supera el límite de resistencia y se producen grietas.
Esto pone de manifiesto los elevados requisitos de calidad de la superficie y los bordes de las placas BP500 durante el proceso de doblado. La superficie debe estar libre de grietas, arañazos, rebabas y muescas en el borde.
Por lo tanto, la placa BP500 no se puede posicionar para el plegado utilizando el método de posicionamiento de muescas de proceso.
Se recomienda utilizar el método de posicionamiento del bloque de chapa no dañado de la máquina herramienta para el plegado.
La recuperación por flexión se refiere a la situación en la que el ángulo y el radio de flexión de las piezas dobladas difieren de los valores previstos después de retirarlas del utillaje de la prensa plegadora.
En la resistencia de las piezas de flexión influyen principalmente los siguientes factores:
El tamaño del ángulo de springback es proporcional al límite elástico y al índice de endurecimiento del material, e inversamente proporcional al módulo elástico.
El límite elástico del acero de protección BP500 no es inferior a 1250 MPa, por lo que su springback tendencia es mayor que la de las chapas de acero ordinarias.
Principales métodos para mejorar la precisión de las piezas curvadas:
La mejora del springback de flexión de la placa BP500 se consiguió principalmente mediante el método de compensación del molde, ya que la placa de refuerzo no podía añadirse al posición de flexión debido a limitaciones en la forma de las piezas de flexión.
La tabla 1 muestra los resultados de los experimentos realizados en placas BP500 de flexión con un radio de flexión de 20 mm y ángulos centrales de flexión de 90°, 120° y 135°, respectivamente.
Cuadro 1 Relación entre la flexión springback ángulo y ángulo central de flexión para placa BP500
| Ángulo central de plegado | Ángulo de recuperación |
|---|---|
| 90° | 14° |
| 120° | 18° |
| 135° | 21° |
Como se muestra en la tabla, se puede observar que a medida que aumenta el ángulo central de flexión, también aumenta la resiliencia.
En el proceso de diseño de la matriz de plegado para el material BP500, se realizó una compensación de 14° para el ángulo de springback (para un ángulo de plegado de 90°) en el utillaje de la plegadora.
El molde se diseñó con un ángulo negativo para optimizar la resistencia a la flexión de la placa BP500 y mejorar la precisión de las piezas de flexión.
La figura 3 ilustra la estructura de la matriz de flexión inferior antes y después de la compensación del springback.
FIG. 3 Diagrama esquemático de la matriz de plegado inferior
Debido a los requisitos de modelado, algunas piezas de doblado tienen grandes orificios cerca de la línea de doblado, como se ilustra en la figura 4(a).
Una vez finalizado el proceso de perforación, las piezas dobladas se deforman cerca del orificio, lo que afecta a la instalación de otras piezas.
Para resolver este problema, se ajustó el método de perforación de los agujeros grandes. Se perforó parte del orificio y se conservó parte de la tira de conexión, como se muestra en la figura 4(b).
Una vez finalizado el proceso de doblado, se procesó la parte restante del agujero.
Este método mejora significativamente el problema del alabeo, mejora la planitud de las piezas dobladas y garantiza la correcta instalación de las piezas.
FIG. 4 Método de troquelado de orificios grandes para piezas curvadas
En el proceso de doblado del material BP500, se descubrió que los ángulos de doblado de los extremos izquierdo y derecho de las piezas con líneas de doblado largas eran incoherentes.
Las razones de esta incoherencia son las siguientes:
Incluso cuando la matriz de doblado inferior se giró 180°, la diferencia de ángulo entre los lados izquierdo y derecho de las piezas de doblado seguía existiendo, y el valor se había intercambiado.
Investigaciones posteriores revelaron que el tamaño del arco circular en la parte inferior de trabajo del punzón de plegado no era coherente, lo que provocaba un paralelismo deficiente entre la superficie inferior de instalación y la superficie inferior de trabajo del punzón de plegado.
Esto dio lugar a ángulos de flexión incoherentes de izquierda a derecha.
Al reprocesar el arco circular en la superficie inferior de trabajo del punzón de plegado, se mejoró la planitud a 0,05 mm/m, y se resolvió el problema de los ángulos de plegado incoherentes entre los extremos izquierdo y derecho de las piezas de plegado.
En conclusión, al doblar una placa de alta resistencia, es importante determinar su radio mínimo de flexión y la tendencia del springback mediante la experimentación.
Basándose en estas conclusiones, es necesario garantizar la exactitud de la prensa plegadora, la precisión del molde y la uniformidad del grosor de la chapa.
Una mayor optimización y ajuste de la técnica de plegado de la prensa plegadora, como la optimización del método de posicionamiento, puede ayudar a reducir eficazmente los defectos en el plegado de placas de alta resistencia y mejorar la tasa de paso del producto.
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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