Geometrical accuracy improvement in flexible roll forming process by means of local heating

Resumen

En la última década la tendencia a reducir el peso de los vehículos debido al encarecimiento de los combustibles y a los requerimientos medioambientales han marcado dos principales vías de investigación en el campo de la fabricación de estructuras para vehículos. Por un lado, el desarrollo de nuevos aceros de alta resistencia ha permitido la reducción del peso y el aumento de las prestaciones estructurales de los vehículos. Sin embargo, estos materiales presentan una baja conformabilidad y una gran recuperación elástica a temperatura ambiente, dificultando el conformado de piezas de acero de alta resistencia geométricamente precisas. Por todo ello, se hace necesario el desarrollo de procesos de fabricación flexibles y orientados al consumidor que permitan el conformado de piezas geométricamente precisas de una forma económica. En este contexto, se ha desarrollado el perfilado flexible o de sección variable, donde se combinan todas las ventajas del perfilado convencional, permitiendo la fabricación de forma contínua de perfiles con secciones cambiantes a lo largo de su dirección longitudinal. Sin embargo, al ser un proceso de fabricación todavía en proceso de desarrollo, existen errores geométricos característicos del proceso que deben ser resueltos. Por todo ello, en la presente te sis se propone y estudia la disminución de los errores geométricos creados durante la fabricación de perfiles flexibles mediante un proceso termo-mecánico, llamado perfilado flexible asistido térmicamente. Han sido tres las principales vías de investigación llevadas a cabo para para conseguir este objetivo: En un primer apartado, se ha caracterizado el comportamiento mecánico de tres tipos chapas de acero de ultra alta resistencia (MS1200, CP800 y DP600) y chapas de acero de embutición convencional (DC01), mediante ensayos de tracción uniaxial cuasi-estáticos. Estos materiales, han sido empleados para validar los modelos numéricos desarrollados durante la tesis doctoral. Por otro lado, el material CP800, elegido para realizar ensayos de perfilado flexible asistido térmicamente, se ha caracterizado mecánicamente a altas temperaturas. Con el objetivo de determinar los cambios microestructurales e identificar los mecanismos de deformación a altas temperaturas, se han analizado las microestructuras de las probetas ensayadas mediante microscopia óptica y difracción de rayos X. En un segundo apartado, se han desarrollado y validado modelos de simulación numérica del proceso de perfilado convencional y perfilado flexible asistido térmicamente. Los resultados de los modelos numéricos han sido contrastados mediante ensayos experimentales realizados en una perfiladora convencional desarrollada con este objetivo. Por otro lado, los ensayos de perfilado convencional han servido para determinar la influencia de la resistencia del material en los diferentes parámetros de proceso analizados. Los resultados de la simulación del proceso de perfilado asistido termicamente han servido para optimizar el proceso y la estrategia de calentamiento utilizada. En el último apartado, se han realizado ensayos experimentales de perfilado asistido térmicamente, en la perfiladora flexible desarrollada en el seno del proyecto Europeo Proform. Los resultados obtenidos, muestran una significativa disminución del error en la base del perfil, cuando el perfil flexible ha sido asistido térmicamente.