Simulación de la refrigeración en la estampación en caliente para una pieza de chapa.

Abstract

[ES]El objetivo principal de este proyecto se centra en conseguir las características mecánicas requeridas por los componentes del chasis de los vehículos con una reducción de peso y mejora de productividad, para ellos es necesario simular el proceso de templado que se da durante la estampación en caliente de una pieza de chapa mediante utillajes con conductos de refrigeración. Para ello se ha utilizado el programa de elementos finitos ANSYS hasta obtener un proceso de embutición simulado que represente con una desviación dentro de los límites aceptables el comportamiento real de la chapa en la etapa de refrigeración. Como objetivo secundario se encuentra el afianzamiento de las bases teóricas de ciencia de materiales y la adquisición de más conocimientos relacionados con la transmisión de calor entre cuerpos sólidos, centrándose sobre todo en la distribución de temperaturas sobre la superficie de éstos. En una primera parte se tratarán los conceptos generales de la estampación en caliente y sus posibles variantes. También se explicará la necesidad del uso de nuevos materiales para la industria automovilística, así como la razón por la cual se utilizan conductos de refrigeración. A continuación, se definirá la geometría de la chapa a analizar, tanto las consecuentes geometrías de los utillajes, que tendrán diferentes distribuciones de conductos de refrigeración. Además se establecerán los criterios para realizar el análisis térmico transitorio del conjunto troquel – chapa – matriz. Una vez seleccionado el tipo de análisis se profundizará en su estudio, aplicándolo a los diferentes utillajes ya citados. Se analizarán los resultados obtenidos y los errores y se buscarán posibles alternativas. Finalmente, se procederá a sacar las conclusiones de la simulación realizada y se procederá a comparar los resultados obtenidos con las diferentes distribuciones de conductos de refrigeración en los utillajes.

[EN]The main objective of this project is to get the mechanical characteristic of the chassis of the car, using lighter and finer metal sheets and improving the productivity of the process .For this, it is necessary to simulate the cooling process that occurs during the hot stamping process with cooling pipes. For doing it, it is used a finite elements software called ANSYS, until it is obtained the real performance of the metal sheet during the cooling process within the acceptable limits. As secondary objective there is the consolidation of the theoretical basis of Science of Materials and the acquisition of more knowledge related to the heat exchange between solid bodies, focused on the temperature distribution on the surface of these. In the first part it is dealt with the general ideas of hot stamping and its possible variations. The main need for using new materials is going to be explained too, as well as the reason for using cooling pipes. Next, the geometry of the metal sheet is going to be determined, as well as the different geometries of the hot forming dies, which will have different distribution of cooling pipes. In addition the criterion for carrying out the transient thermal analysis to the die-sheet-mould is determined. Once the type of the analysis is selected it is going deep in its study, applying it to the different pipes geometries. Then the obtained results and errors are going to be analyzed and solutions are going to be found. At last, it is going to come to the conclusions about the simulation made and the results between the different geometries of pipes are going to be discussed.

[EU]Proiektu honen helburu nagusia kotxeetako txasietako osagaien ezaugarri mekanikoak lortzea da, pisu eta lodiera txikiagoko txapak erabilita eta produktibitatea hobetuz; horretarako berotako estanpazioan zehar ematen den tenplaketa prozesua simulatzea beharrezkoa da, baldin eta trokel-matrize multzoa hozte sistema batez ekipatuta dagoen. Horretarako ANSYS elementu finituetako software-a erabili da, txaparen portaera erreala bere muga onargarrien artean adierazi arte. Bigarren mailako helburu gisa materialetako zientzien oinarrien sendotzea eta gorputz solidoen arteko bero transmisioari buruzko ezaguera handiagoa lortzea da, gorputz horien azaleran zehar ematen den tenperatura distribuzioan oinarrituz. Lehenengo atalean berotako estanpazioari buruzko kontzeptu orokorrak eta bere aldaerak azalduko dira. Material berrien erabileraren beharra ere azalduko da, baita trokel-matrize multzoan hozte sistema erabiltzearen arrazoiak ere. Jarraian, aztertuko den txaparen geometría definituko da, baita trokel-matrize multzoaren geometria ezberdinak ere, zeinek hozte sistemako hodien banaketa ezberdinak izango dituzten. Horretaz aparte, trokel-txapa-matrize multzoari egingo zaion azterketa termiko iragankorra egiteko irizpideak zehaztuko dira. Behin analisi mota zehaztuta egonda, bere ikasketa sakona egingo da, geometría ezberdineko trokel-txapa-matrize multzoei aplikatuta. Lortutako emaitzak eta akatsak aztertuko dira eta alternatiba berriak bilatuko dira. Bukatzeko egindako simulazioari buruzko ondorioak aterako dira eta hozte sistemako hodien banaketa ezberdinekin lorturiko emaitzen arteko konparaketa egingo da.