Optimization of deep drawing process parameters of 304 stainless steel

Optimización de los parámetros del proceso de embutición profunda de acero inoxidable 304

El proceso de embutición en un paso del canal de doble caja se simuló mediante el método de los elementos finitos (MEF). Se descubrió que los principales defectos en el proceso de conformado eran las fracturas superficiales verticales en la caja y la acumulación de material cerca de las esquinas redondeadas. Los parámetros óptimos de conformado se obtuvieron mediante la optimización y mejora de la pieza de trabajo, el análisis de un solo factor y la optimización de experimentos ortogonales. Se diseñaron ranuras de guía con un ángulo incluido de 140° y una profundidad de 1 mm en el soporte de la pieza en bruto para guiar los materiales de la zona de acumulación a la zona insuficiente, reduciendo así las fracturas de material y mejorando la embutición profunda. La profundidad final de embutición en un paso sin defectos se incrementó hasta 190 mm mediante la optimización de los parámetros del proceso y la mejora de la estructura.

INTRODUCCIÓN

La embutición profunda del acero inoxidable 304 es un proceso de conformado plástico con grandes perturbaciones y deformaciones. La deformación del acero se ve afectada por tensiones y deformaciones complejas bajo la interacción de la flexión y el estiramiento [1]. Es difícil diseñar una matriz de estampación en frío para acero inoxidable con gran profundidad de conformado. La embutición profunda de piezas de chapa con caja depende no sólo del material, sino también de la selección razonable de los parámetros del proceso, como el tamaño de la sección, la profundidad de embutición y los tiempos de embutición [2-3]. Es más difícil procesar las piezas de chapa con doble caja, especialmente la embutición profunda de un solo paso. En la actualidad, el proceso de producción de la chapa con gran profundidad puede dividirse en cuatro pasos: conformado de la embutición inicial, tratamiento de recocido, embutición hasta la profundidad objetivo y remoldeo, y requiere un mayor coste y más tiempo [4]. Por lo tanto, se puede lograr una mayor productividad si la profundidad del canal se puede embutir más del 90% en un solo paso de embutición profunda.

En este trabajo, basándose en el análisis de simulación, se obtuvieron los parámetros optimizados del proceso de conformado mediante una prueba ortogonal, y luego se guió el flujo de material mejorando la estructura del soporte de la pieza en bruto para la embutición profunda en un paso, con el fin de mejorar la profundidad y la calidad de la embutición.

ANÁLISIS DE LA ESTRUCTURA Y EL PROCESO

En la figura 1 se muestra la forma estructural del canal de doble caja. Los tamaños de las cajas son 410 × 400 × 190 mm y 335 × 400 × 190 mm, respectivamente, con una precisión dimensional de grado IT14, y el material es acero inoxidable 304 con un espesor de 0,8 mm.