Trabajo Pam Stamp
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T 20 Aingeru M E.T.S. Inge 20/02/201 Trabajo Pam-S 015 Muñoz y Peio Monasterio eniería de Bilbao 15 Stamp
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Trabajo Pam
2015
Aingeru Muoz y Peio Monasterio
E.T.S. Ingeniera de Bilbao
20/02/2015
Trabajo Pam-Stamp
2015
Aingeru Muoz y Peio Monasterio
E.T.S. Ingeniera de Bilbao
20/02/2015
Stamp
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Diseo de Procesos de Fabricacin Trabajo Pam-Stamp
E.T.S. Ingeniera de Bilbao
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Contenido Objeto ............................................................................................................................................ 3
Datos de partida ............................................................................................................................ 4
Primera Prueba ............................................................................................................................. 5
Espesor ...................................................................................................................................... 5
Curvas FLD ................................................................................................................................. 6
Contrasalidas ............................................................................................................................. 7
Segunda Prueba ............................................................................................................................ 8
Espesor ...................................................................................................................................... 8
Curvas FLD ................................................................................................................................. 8
Contrasalidas ............................................................................................................................. 9
Tercera Prueba ............................................................................................................................ 10
Espesor .................................................................................................................................... 10
Curvas FLD ............................................................................................................................... 10
Contrasalidas ........................................................................................................................... 11
Cuarta Prueba.............................................................................................................................. 12
Espesor .................................................................................................................................... 12
Curvas FLD ............................................................................................................................... 12
Contrasalidas ........................................................................................................................... 13
Quinta Prueba ............................................................................................................................. 14
Espesor .................................................................................................................................... 14
Curvas FLD ............................................................................................................................... 14
Contrasalidas ........................................................................................................................... 15
Prueba Final ................................................................................................................................. 16
Espesor .................................................................................................................................... 16
Curvas FLD ............................................................................................................................... 17
Contrasalidas ........................................................................................................................... 18
Springback ................................................................................................................................... 18
Conclusiones ............................................................................................................................... 21
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Diseo de Procesos de Fabricacin Trabajo Pam-Stamp
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Objeto
El objeto de este trabajo es realizar una prctica con el programa de
simulacin de estampado Pam-Stamp. Para ello utilizaremos todo lo aprendido
en las prcticas de clase.
La practica realizada, trata de realizar una simulacin de estampado e ir
cambiando los distintos parmetros que toman parte en la operacin, para
conseguir el mejor resultado de la pieza posible.
Se empezara con una primera simulacin con los datos de partida y se
presentaran los resultados obtenidos. Una vez hecho esto, trataremos de mejor
este resultado. Para ello cambiaremos distintos parmetros como: radios de
redondeo, direccin de laminacin, fuerza del pisador y frenos.
Una vez conseguido el mejor resultado posible, se realizara el clculo de
la recuperacin elstica (springback). Para finalizar se realizara el siguiente
informe.
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Datos de partida
Los datos de partida, es decir, los utilizados para la primera simulacin
son los siguientes:
Material chapa Espesor (mm)
Direccin de laminacin
Fuerza del pisador (kN)
Uso de frenos
Radios de redondeo (mm)
EN Fe_P05_0.75mm
0.75 X 50 No 2,2,1,2,2
Dimensiones de la chapa: 300x500 mm
500 mm
300 mm
Figura 1: Dimensiones de la chapa
Tabla 1: Datos de partida
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Primera Prueba
En esta primera prueba vamos a utilizar los datos expuestos en el
apartado anterior. Para saber si el resultado obtenido es aceptable o no
analizaremos los siguientes resultados de simulacin:
Espesor Curvas FLD Contrasalidas
Espesor
En las siguientes fotos se muestra el espesor de las distintas zonas de la
pieza tras la
simulacin:
Figura 2: Espesor de la chapa, primera prueba
Figura 3: Espesor de la chapa, primera prueba
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Como puede verse los espesores en las distintas zonas de la pieza varan
entre 0,803 y 0,239 mm. Estos espesores deben acordarse con la empresa que
manda nos manda fabricar la pieza. En todo caso, la diferencia entre el espesor
mximo y el mnimo es excesivamente grande como para ser aceptada la
pieza. Adems estos espesores seguramente causen grietas o arrugas en la
pieza como veremos en las curvas FLD.
Curvas FLD
Estas curvas representan los lmites de seguridad y de fallo en el trabajo
de chapa. Los resultados obtenidos en esta prueba son los siguientes:
Los puntos azules son las zonas donde se producirn grietas, los
naranjas zonas con tendencia a arrugas, los rosas zonas con fuerte tendencia
a arrugas y por ltimo, los puntos verdes son las zonas seguras. En la siguiente
imagen se muestran donde se da cada punto:
Figura 4: Curvas FLD, primera prueba
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Como se puede ver en las imgenes, hay ciertas zonas de la pieza en la
que se producirn grietas, debidas principalmente a los radios de redondeo.
Tambin aparece una fuerte tendencia a arrugas en la parte superior de la
chapa, aunque no son de gran importancia ya que esta zona no es parte de la
pieza.
Contrasalidas
Para evitar problemas en la extraccin de la pieza, hay que analizar las
contrasalidas. En la siguiente imagen se comprueba que no va a haber ningn
problema debido a contrasalidas.
Figura 6: Contrasalidas, primera prueba
Figura 5: Zonas de la curva FLD, primera prueba
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Segunda Prueba
En esta segunda prueba solamente hemos cambiado la direccin de
laminacin, inicialmente en X para esta prueba ser Y. Como puede verse en
las siguientes imgenes, los resultados obtenidos en esta segunda prueba son
prcticamente iguales a los obtenidos en la primera prueba.
Espesor
En la siguiente imagen se muestra los espesores de las distintas zonas
de la pieza cambiando la direccin de laminacin, las cuales varan entre 0,801
y 0,236 mm:
Curvas FLD
Las curvas FLD obtenidas
cambiando la direccin de laminacin
se muestran en la siguiente imagen
seguida de otro imagen con las zonas
de la pieza en las que se dan los
puntos de las curvas FLD:
Figura 7: Espesor de la chapa, segunda prueba
Figura 8: Curvas FLD, segunda prueba
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Contrasalidas
En la siguiente imagen se muestra las contrasalidas cambiando la
direccin de laminacin, y como puede apreciarse no va a haber ningn
problema:
Figura 9: Zonas de la curva FLD, segunda prueba
Figura 10: Contrasalidas, segunda prueba
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Tercera Prueba
Para la tercera prueba que hemos realizado, el cambio que hemos metido
es el de los radios de acuerdo. Visto que con el cambio de direccin de
laminacin, las zonas de crack no las hemos podido reducir, hemos aumentado
todos los radio de acuerdo a 5 mm.
Espesor
En la imagen abajo mostrada se puede observar como quedan los
diferentes espesores de la chapa despus de la simulacin. En esta prueba los
espesores varan de 0,561 mm a 0,803 mm.
Curvas FLD
En las siguientes dos imgenes puede verse que las zonas que antes
aparecan como zonas azules (roturas), se han reducido bastante gracias al
aumento del radio de acuerdo. No obstante se puede ver en la curva FLD que
los puntos azules por encima de la franja lmite han disminuido, pero los puntos
de color naranja que indican arrugas han aumentado bastante mediante esta
prueba.
Figura 11: Espesores de la chapa, tercera prueba
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Contrasalidas
Las contrasalidas de nuevo
no van a ser un problema para
esta simulacin. El hecho de
cambiar el radio de acuerdo no
afectara a la salida de la chapa.
Figura 12: Curvas FLD, tercera prueba
Figura 13: Zonas de la curva FLD, tercera prueba
Figura 14: Contrasalidas, tercera prueba
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Cuarta Prueba
Volviendo a los datos de partida, es decir, direccin de laminacin y
radios de acuerdo igual que los de partida; esta nueva simulacin estar
prevista de unos frenos, es decir, hemos realizado la prueba de la simulacin
con los datos de partida ms los frenos, para poder ver qu efectos causa el
uso de esta herramienta en el fluido del material de la chapa.
Espesor
La siguiente imagen ofrece una vista de cmo varan los espesores en la
chapa. En esta prueba los espesores variaran de 0,294 mm a 0,800 mm.
Curvas FLD
De nuevo en las curvas
FLD vuelven a aparecer
zonas de crack, por la parte
central de la pieza, esas
zonas que habamos
eliminado gracias al aumento
de los dimetros. Ahora que
los hemos vuelto a reducir
vuelven a dar problemas. Por
otro lado las arrugas se
reducen mucho.
Figura 15: Espesores de la chapa, cuarta prueba
Figura 16: Curvas FLD, cuarta prueba
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Contrasalidas
Ahora en esta prueba, se puede observar que si que tendremos
problemas de contrasalidas, ya que, como se observa en la imagen con color
azul, la pieza tendr problemas de salir una vez sea conformada. Debido a los
frenos y dependiendo de las posicin en los que estos estn colocados,
podremos reducir ese problema de contrasalidas, y poder conseguir una salida
de pieza adecuada.
Figura 17: Zonas de la curva FLD, cuarta prueba
Figura 18: Contrasalidas, cuarta prueba
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Quinta Prueba
Visto que con frenos la zona de arrugas se reduce mucho,
aprovecharemos esta herramienta para controlar la aparicin de arrugas y
adems aadiremos de nuevo el aumento de los radios de acuerdo, para poder
eliminar la posible rotura de la pieza en la zona central.
Espesor
El espesor en este caso variara en menor proporcin ya que el rango
estar entre los 0,543 mm y los 0,802 mm.
Curvas FLD
Como bien se ha mencionado arriba, el hecho de combinar radios
grandes con frenos, reduce casi a cero las zonas azules de rotura que estn
por encima del lmite, y
reducen en gran parte el
porcentaje de arrugas que
habra en la zona que
finalmente ser funcional en
la pieza. Para ello se
muestran las siguientes
imgenes ilustrativas.
Figura 19: Espesores de la chapa, quinta prueba
Figura 20: Curvas FLD, quinta prueba
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Contrasalidas
Hemos cambiado la posicin de los frenos, para que estos no den ningn
problema a la pieza de contrasalidas.
Figura 21: Zonas de la curva FLD, quinta prueba
Figura 22: Contrasalidas, quinta prueba
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Prueba Final
En esta prueba aprovechamos los datos de la 5 prueba, pero adems
aadimos algn cambio ms. Por un lado hemos cambiado la fuerza del
pisador a 70 KN, y por otro hemos cambiado algunos radios de acuerdo
(Filler1=2, Fillet2=2, Fillet5=7).
Espesor
En esta ltima prueba, el rango entre el que varia el espesor es similar a
la prueba anterior. Este rango es de aproximadamente 0,27 mm, por lo que se
ha mejorado este parmetro respecto a la primera prueba. En la siguiente
imagen puede verse los diferentes espesores en cada zona de la pieza.
A continuacin
se van a mostrar los
espesores, mediante
cortes realizados en
los planos X e Y.
Figura 23: Espesores de la chapa, prueba final
Figura 24: Espesores de la chapa, prueba final
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Curvas FLD
En esta prueba final hemos conseguido eliminar por completo las zonas
de grietas (puntos azules), y a su vez hemos conseguido que las arrugas
(puntos naranjas y rosas) no aparezcan en zonas funcionales de las pieza.
Esto puede verse en la siguiente curva FLD.
A continuacin puede observarse como la pieza que obtenemos, est
totalmente compuesta por puntos que estn por debajo del lmite de seguridad,
y que las arrugas no aparecen en la pieza, sino que aparecen en la parte del
material que va a ser desechado.
Figura 25: Espesores de la chapa, prueba final
Figura 26: Curvas FLD, prueba final
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Contrasalidas
Otra vez mas, como en el caso anterior, no va a haber problemas con las
contrasalidas como podemos ver en la siguiente imagen.
Con esta ltima prueba damos por finalizado en proceso de prueba-error,
ya que creemos que los resultados son aceptables. A continuacin haremos el
anlisis del springback de esta ltima prueba.
Springback
Es un proceso que se da cuando la pieza es liberada de la herramienta
de conformado. Este proceso se debe a la recuperacin elstica de la pieza,
despus de acabar la deformacin. Este efecto puede afectar a la precisin de
la pieza.
Figura 27: Zonas de la curva FLD, prueba final
Figura 27: Contrasalidas, prueba final
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La siguiente imagen muestra la pieza tras la recuperacin elstica:
En las siguientes imgenes, se muestran dos cortes en distintas zonas del
eje X:
Figura 28: Comparacin pieza final y springback
Figura 29: Comparacin pieza final y springback, corte en plano
Figura 30: Comparacin pieza final y springback, corte en plano
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Finalmente se muestran las diferencias de espesores entre la pieza con y
sin springback en los ejes X e Y.
Figura 31: Comparacin de espesor en pieza final y springback
Figura 32: Comparacin de espesor en pieza final y springback
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Conclusiones
Mediante esta prctica hemos aprendido conceptos bsicos para la
simulacin de un proceso de embuticin. Para ello hemos realizado una
simulacin de un proceso de embuticin que hemos ido mejorando, cambiando
ciertos parmetros sobre los que se puede actuar para mejor el resultado.
Por ejemplo, en un principio, en ciertas zonas de la pieza se producan
grietas que hacan el proceso inviable. Estas grietas se deben a radios de
redondeo demasiado pequeos. Aumentando estos radios hemos solucionado
el problema de las grietas.
Otro problema ha sido la formacin de arrugas, que pueden deberse a
una fuerza insuficiente del pisador y a excesivos radios de redondeo en la
matriz. Para solucionar este problema hemos aumentado la fuerza del pisador
de 50kN a 70kN y la vez hemos tenido en cuenta de que los radios no fueran
los suficientemente grandes, pero si lo suficiente para evitar grietas.
Por ltimo, hemos incluido frenos en el proceso ya que tienen una
influencia notable en el estiramiento de la chapa. Gracias a estos la fuerza del
pisador no es mayor a la que hemos utilizado.
En general hemos aprendido bastante sobre la simulacin de un proceso
de embuticin, partiendo de unos datos de partida hasta obtener unos
resultados finales pasando por distintas etapas.
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