Warm tube hydroforming of 6082 aluminium alloy

Resum

Hoy en día, los requerimientos exigidos a muchas de las piezas empleadas en sectores tales como el aeronáutico o el de automoción son cada vez mayores: formas cada vez más complejas, anteriormente inimaginables, radios cada vez más pronunciados, geometrías imposibles,... todo esto unido a elevados valores de resistencia mecánica, resistencia a la corrosión, absorción de impacto, resistencia a fatiga... Asimismo, las cada vez mas exigentes normativas medioambientales relativas a la reducción de emisiones de CO2 así como al incremento de la eficiencia energética, demandan materiales de bajo peso capaces de aligerar las estructuras actualmente conocidas sin detrimento de sus propiedades mecánicas, es decir, materiales de elevada resistencia específica. Dentro de este último grupo se encuentran los aceros de alta resistencia, ciertas aleaciones de aluminio y ciertas aleaciones de magnesio. Todos estos materiales responden adecuadamente a los requerimientos de elevadas propiedades mecánicas y bajo peso; sin embargo, todos ellos presentan una baja conformabilidad a temperatura ambiente, con lo que no son capaces de responder a los requerimientos geométricos actuales. Para conseguir dar respuesta a ambos requerimientos simultáneamente (elevadas propiedades mecánicas y geometrías complejas), nuevos procesos de conformado avanzados para la transformación de materiales de elevadas propiedades mecánicas han sido (y siguen siendo) investigados; tal es el caso de los procesos de hidroconformado. Para elevar la conformabilidad de los materiales de elevada resistencia específica se acude a estrategias de aumento de la temperatura de conformado; en el caso de los procesos anteriormente mencionados, esto da lugar a lo que se conoce como hidroconformado a temperaturas moderadas. Por tratarse de un proceso actualmente en fase de investigación, las posibilidades de desarrollo y mejora son varias, entre ellas: identificación de parámetros de proceso óptimos, desarrolllo de metodologías de trabajo, identificación de materiales óptimos para ser conformados mediante esta tecnología, optimización de ciclos de proceso, identificación de estrategias de control del proceso,... En este sentido, esta tesis da respuesta a varias de esas posibilidades de desarrollo y mejora de los procesos Warm Tube Hydroforming (WTHF); el estudio se centra en la aplicación de este tipo de procesos a las aleaciones de aluminio de la serie 6xxx (en concreto, la 6082) en formato tubular, por tratarse de aleaciones de elevadas propiedades mecánicas especificas así como por utilizarse actualmente en la industria de la automoción. Una de las claves para el desarrollo y mejora de los procesos WTHF es la correcta caracterización del material a conformar. Por tanto, de cara a comprender mejor su comportamiento, en una primera etapa, se estudia el proceso de obtención del material y se verifican sus tolerancias dimensionales; asimismo, se caracteriza a través de ensayos convencionales: dureza, tracción uniaxial y análisis microestructural. De manera paralela, esta aleación se caracteriza a través de un ensayo específico de los procesos de hidroconformado: el ensayo biaxial de expansión libre o bulge test, para el cual es necesario la aplicación de un método incremental de cálculo del espesor del tubo. Las diferencias observadas entre los resultados alcanzados de manera uniaxial y biaxial muestran la necesidad del desarrollo de ensayos de caracterización de material específicos para este tipo de procesos. Por otro lado, esta caracterización se lleva a cabo para diferentes condiciones de tratamiento térmico del material, espesor, velocidad de deformación y temperatura. Esto ayuda a la selección de las condiciones óptimas de conformado de esta aleación: estado recocido, 2mm de espesor y 250ºC de temperatura.