Establecimiento de una metodología para la investigación del conformado mediante warm-spif aplicada a la aleación ti6al4v

Abstract

El proceso de conformado incremental en un punto (SPIF) tiene un gran potencial en su utilización industrial aplicado a prototipos, series cortas o productos personalizados, al prescindir de la construcción de matrices y poderse ejecutar en una fresadora CNC con un sencillo utillaje de amarre. Sin embargo, su aplicación en la aleación Ti6Al4V supone un reto exigente debido a su baja conformabilidad. En esta memoria de tesis se propone una metodología de ensayo dirigida a la realización del proceso a temperaturas moderadas (hasta 400ºC) para evaluar el aumento de la conformabilidad y las fuerzas necesarias para la realización del proceso. También se evalúan las deformaciones y la recuperación elástica del material, que es uno de los grandes inconvenientes de este proceso Para ello se ha diseñado y construido un dispositivo de ensayos con capacidad de calentamiento y de monitorizar la fuerza ejercida sobre la chapa durante la realización del proceso, descompuesta en el plano horizontal y en la dirección vertical o de la herramienta. Se ha contrastado la utilización de diversos tipos de herramientas y temperaturas para la realización del proceso. Para el control de la temperatura se han utilizado termopares fijados a la chapa, aunque se implementado también un análisis por termografía infrarroja. También se ha realizado una valoración del rozamiento, del acabado superficial de las piezas conformadas y de las adhesiones del material sobre la herramienta, para evaluar el impacto de la temperatura durante el proceso, utilizando perfilometría 3D y microscopía óptica y electrónica. Los resultados experimentales obtenidos han permitido desarrollar un procedimiento de simulación del proceso completo mediante FEM empleando el paquete de software ANSYS Workbench®, que tiene una elevada implantación a nivel industrial en las fases de diseño y desarrollo de procesos. Por último, se ha experimentado el proceso mediante calentamiento localizado en la zona de contacto chapa-herramienta mediante rotación a alta velocidad de esta última, sin calefactar el dispositivo de ensayos. Aunque es preciso profundizar en este ámbito, se demuestra la viabilidad de la técnica, que refuerza además la importancia de los resultados obtenidos en esta tesis doctoral, así como la aplicabilidad de los mismos en el ámbito industrial.