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Desarrollo de un modelo virtual para el conformado de aceros inoxidables
SALVADOR BRAVO VARGAS
Carolina Reta
HUGO ARCOS GUTIERREZ
Raúl Pérez Bustamante
Acceso Abierto
Atribución-NoComercial-CompartirIgual
Aceros inoxidables
Conformado
Factor K
Elemento finito
Stainless steels
Forming
K factor
Finite element
En esta tesis se presenta un modelo virtual en ANSYS del proceso de conformado en aceros inoxidables que permite la obtención de la fibra neutra. La fibra neutra, también conocida como factor K, permite el cálculo del desarrollo de una pieza para su posterior conformado. La fibra neutra es un factor muy importante en distintos procesos de conformado, tales como: el doblado, embutido y estampado, y en otros procesos de manufactura. Ésta se debe tener presente antes de comenzar a procesar alguna pieza. Sin embargo, su obtención se realiza de manera empírica, lo que ocasiona que las dimensiones alcanzadas en las piezas conformadas en ocasiones no concuerden con las medidas de diseño. Es necesario realizar el análisis computacional del proceso de conformado para poder crear modelos que permitan conocer el comportamiento de los materiales durante su procesamiento. El modelo virtual propuesto, a través de un análisis explícito por elementos finitos, permite modelar las características del material a procesar y las herramientas de trabajo empleadas en el conformado de aceros inoxidables. El modelo propuesto también proporciona la ubicación de la fibra neutra del material de la pieza a conformar. Asimismo, se ha realizado el análisis comparativo entre los resultados alcanzados con el método propuesto y los obtenidos mediante experimentación física. Particularmente, se ha caracterizado el proceso de doblado en V de los aceros inoxidables 201 y 304. Los resultados logrados en comparación con los obtenidos con probetas físicas muestran una diferencia del 0.4 por ciento. Los resultados logrados han permitido establecer tablas de los valores del factor K para los aceros inoxidables 201 y 304, las cuales pueden ser utilizadas directamente para cálculos analíticos en el desarrollo de piezas o en el software de plegado de chapa metálica. La aplicación de estas tablas ha prevenido el desecho de primeras piezas y ha logrado establecer nuevas tolerancias a fin de permitir que las características geométricas del material estén en concordancia con los factores reales del proceso físico.
This thesis presents a virtual model in ANSYS of the forming process of stainless steels which allows obtaining the neutral fiber. The neutral fiber, also known as K factor, allows determining the blank of a piece for its later forming. The neutral fiber is an important factor in many manufacturing processes, such as bending, embossing, stamping, and many other forming processes. It must be kept in mind before starting a forming process. Nevertheless, its calculation is empirical, leading to dimension mismatches between the shaped pieces and their designs. Thus, in order to reduce manufacturing errors, it is necessary to carry out a computational analysis of their behavior during their forming processes. This thesis presents an explicit finite-element-based model for the forming process of stainless steels, which allows modeling the material characteristics and the work tooling used to form pieces. The proposed model also provides the position of the neutral fiber of the stainless steel modeled in such process. In addition, the comparison between the results achieved by the proposed model and those obtained by physical experimentation is presented. In particular, the V-die bending of sheets of 201 and 304 stainless steels has been characterized. The comparison between the proposed model results and those achieved using physical tests shows a difference of 0.4 percent. It is noteworthy that the K-factor values obtained by the proposed method have allowed establishing tables for locating the K factor for the 201 and 304 stainless steels. These tables can be used directly for analytical calculations of the blank of parts or as input parameters of the sheet metal forming software. The use of these tables has stopped generating the scrap of a lot of pieces, so it can be used to establish new tolerances in order to let the geometrical characteristics of the material be in agreement with the real factors of the physical process.
CIATEQ, A.C.
2019
Tesis de doctorado
Español
Público en general
TECNOLOGÍA METALÚRGICA
Versión aceptada
acceptedVersion - Versión aceptada
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