Determination of flow stress by the hydraulic bulge test

Determinación de la tensión de flujo mediante la prueba de abombamiento hidráulico

En las operaciones de conformado de chapa metálica, las propiedades mecánicas de la chapa (curva tensión-deformación, tensión de flujo) influyen en gran medida en el flujo del metal y en la calidad del producto. La determinación precisa de la relación tensión-deformación es importante en la simulación del proceso mediante el método de los elementos finitos. En este trabajo se analiza, tanto teórica como experimentalmente, la gradación del espesor de chapa en distintos puntos de la semiesfera formada en el ensayo de abombamiento. La determinación precisa del espesor de chapa en el polo es muy importante para la determinación precisa de la relación tensión-deformación. Se discute el uso del ensayo de abombamiento hidráulico para la estimación de la tensión de flujo en estado de tensión-deformación biaxial.

INTRODUCCIÓN

El ensayo de tensión uniaxial es puro y simple; nos introduce en las propiedades relevantes del material, pero tiene poco parecido con los procesos industriales de conformado de chapa metálica. En las operaciones de conformado de chapa existen estados de tensión tanto biaxiales como uniaxiales [1-2]. Por lo tanto, es necesario conocer y comprender el comportamiento de endurecimiento del material en función del estado de tensión.

Una modelización satisfactoria del conformado de chapas depende de la disponibilidad de datos precisos sobre el comportamiento plástico hasta el nivel de alta deformación en dichas operaciones. Las previsiones rutinarias de conformabilidad también podrían beneficiarse de esta información. Sin embargo, por algunas razones, los ensayos de tensión uniaxial estándar no pueden proporcionar estos datos [3]:

- el rango de deformación uniforme estable está restringido a menos de la mitad del sostenible bajo tensión biaxial,

- las relaciones observables tensión-deformación son, por lo general, imprecisas

- la variación del comportamiento de endurecimiento por deformación es difícil de discernir, pero afectaría evidentemente a la extrapolación probable,

- la deformación biaxial es sensible a la anisotropía plástica.

Obviamente, es deseable generar los datos necesarios directamente a partir del ensayo de deformación biaxial.

El ensayo de abombamiento hidráulico se utiliza ampliamente para determinar las propiedades de endurecimiento por deformación de los materiales en láminas en tensión biaxial. En el ensayo de abombamiento, la tensión y la deformación pueden determinarse hasta el fallo de la probeta, mientras que en el ensayo uniaxial convencional sólo puede utilizarse el rango de deformación uniforme. Dado que las deformaciones en el conformado a presión son normalmente mayores que la deformación uniforme, el ensayo de abombamiento puede describir mejor las propiedades plásticas de una chapa metálica a grandes deformaciones. Esto es especialmente importante para determinar el comportamiento tensión-deformación de las chapas laminadas en frío.