Resumen

En este trabajo se presentan los resultados de la simulación numérica por el método de los elementos finitos realizada en placas EN-AW5754(AlMg3), EN AW-5019 (AlMg5) sometidas a clinchado mecánico. El objetivo era observar las diferencias entre las placas de aluminio en la misma herramienta; y determinar la posibilidad de utilizar la herramienta construida para el clinchado de combinaciones de materiales Al-Al. La construcción de esta herramienta se fabricará y ensayará en condiciones de laboratorio, para elaborar resultados prospectivos y llegar a conclusiones adicionales.

INTRODUCCIÓN

El proceso de clinchado mecánico es un proceso de conformado de metales utilizado para unir chapas metálicas. La herramienta de clinchado se muestra en la Figura 1.

El punzón presiona la chapa superior con la inferior en la cavidad de la matriz, forzando así el material a deformarse plásticamente con la intención de formar el enclavamiento entre dos chapas en la unión formada (f en la Figura 1).

Los autores Y. Abe et al. han investigado la unión de chapas de acero y aluminio de alta resistencia con diferentes configuraciones de herramientas [1].

Xiaocong He1 et al. investigaron la resistencia y la absorción de energía de las uniones clinchadas con el método de los elementos finitos y experimentos. Mediante simulaciones de elementos finitos, han descubierto que la chapa superior está sometida a una tensión mayor y que la tensión máxima se produce en el cuello de la chapa superior (posibilidad de agrietamiento) [2].

Investigaciones recientes [3,4] proporcionan información de que la geometría de la herramienta debe estar bien afinada para producir una unión de calidad entre dos chapas metálicas. Los parámetros de la herramienta/proceso son los diámetros de la matriz (d₁, d₂), la altura de la matriz (h₁, h₂), los ángulos de la matriz y del punzón (α₁, α₂), el diámetro del punzón d₃, los diferentes radios de la herramienta que influyen en el flujo del material, etc.

Eshtayeh M. y Hrairi M. investigaron la posibilidad de unir materiales distintos (EN AW-7075 con acero dulce) utilizando la optimización gris basada en Taguchi en muchas simulaciones numéricas FEM [5]. Utilizando el análisis multirrespuesta, demostraron que la correcta formación del entrelazado de la chapa dependía del diámetro del punzón con el ángulo de desmoldeo frontal y lateral (ángulos α₂, α₃ de la Figura 1), así como de otros parámetros de la herramienta, lo que concuerda con los resultados de los autores [1-3] [4]. Se ha recomendado incluir otros parámetros de la unión, como el retroceso elástico de la chapa, la fuerza de separación por tracción y los efectos de los daños, en investigaciones posteriores para determinar la influencia en el espesor del fondo de la unión y el entrelazado [5].

• Materias:Modelo Matemático Aleaciones Elementos finitos Tensión-deformación
• Subjects:Mathematical model Alloys Finite elements Stress-strain
• Palabras claves:Aleación AlMg; Remachado mecánico; Modelo matemático; Placas
• Keywords:AlMg alloy; Mechanical clinching; Mathematical model; Plates