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Desarrollo y optimización del proceso de embutición asistida láser

18/04/2016

El proceso de conformado de los metales constituye en la actualidad uno de los más importantes procesos de fabricación. Dentro de estos, el conformado por embutición ha adquirido un lugar muy destacado en la industria moderna, tanto por su volumen de producción como por el grado de perfeccionamiento alcanzado. La importancia de este sector, hace que cada vez sea mayor el interés en estudiar y optimizar los distintos factores que inciden en el éxito o fracaso de las operaciones de conformado por embutición. El proceso de conformado asistido láser nace con el interés de dicha optimización, mostrando mejoras respecto al conformado convencional. Las principales ventajas son el aumento de la conformabilidad del material, aumentando el valor de embutibilidad y la disminución de la fuerza de embutición del proceso, entre otros. Con el propósito de demostrar éstas, se ha desarrollado una instalación dónde se puede combinar la técnica de embutición con calentamientos láser. Dicha instalación permite dotar al haz láser de movimiento, de tal manera que han sido estudiadas diferentes técnicas de calentamiento con el fin de optimizar el proceso de embutición asistido láser. En el presente artículo se muestra el desarrollo de la instalación y los resultados experimentales más importantes dónde queda demostrado la optimización del proceso de embutición asistido mediante calentamientos láser.

El conformado de metales se sabe que es una eficaz técnica de fabricación, la cual satisface la producción en grandes series con una mejora en la resistencia de la pieza final debido a la deformación, además de un material sobrante mínimo. En otras palabras, los procesos de conformado de metales permiten una alta productividad y una mejora en la utilización del material que otras muchas alternativas de procesos de fabricación no logra, por lo tanto permite la satisfacción de la continua demanda de piezas existentes, así como el desarrollo de muchas otras para muy diversas aplicaciones. En los procesos de conformado, a diferencia de los de mecanizado o fundición, la cantidad de materia prima perdida es mínima, ya que se utiliza en el proceso casi la totalidad. Además el conformado tiene en cuenta las propiedades mecánicas del material, por lo que se pueden ob¬tener las piezas deseadas en menos operaciones.
El proceso de embutición consiste en la producción u obten¬ción de una copa o vaso cilíndrico partiendo de un disco plano. En el proceso juegan un rol muy importante, tanto el material empleado en el proceso, como las diferentes variables del mis¬mo: diseño de los útiles, especialmente lo referente a los radios de acuerdo, velocidad de penetración, lubricación, acción del pisador…
Teniendo en cuenta las diferentes tipologías de piezas facti¬bles de ser realizadas mediante dicha tecnología, es claro que conforme mayor sea el valor de embutibilidad del material em¬pleado, mejores resultados obtendremos en el embutido de la pieza. Por ello, para ayudar a incrementar dicho valor de embutibilidad, se suele utilizar la técnica de conformado en caliente, y actualmente, debido a las grandes ventajas que aparecen al utilizar un haz láser, parece visible el hablar de procesos de embutición asistida láser.

Ventajas de la utilización de calentamientos láser
La historia del láser comienza a principios del siglo XX cuando Einstein postula de forma teórica la existencia de la emisión estimulada, planteando la posibilidad de amplificar la luz (1917). Sin embargo la construcción del primer generador láser no tuvo lugar hasta 1960. En ese año Theodore Maiman construyó el primer generador láser de rubí, produciéndose a partir de entonces una vertiginosa carrera en la búsqueda de diferentes tipos de láser: láser de CO2 (1964); láser de Nd:YAG (1964) ;…
No fue hasta la década de los setenta cuando los láseres alcanzaron la suficiente madurez para poder ser utilizados en ambientes industriales. El láser ha evolucionado desde lo que fue descrito como «Un invento en búsqueda de aplicaciones prácticas» hasta convertirse a día de hoy en una herramienta utilizada en gran número de aplicaciones: industria, medicina, metrología, comunicaciones, etc. En la Figura 1 se puede observar la diversidad de aplicaciones del láser.
Las principales ventajas que presenta el procesado de ma¬teriales por láser frente a los métodos convencionales son los siguientes:

  • Mayor flexibilidad, es decir, adaptabilidad a aplicaciones con mayor diversidad en cuanto a dimensiones geométricas y tipo de material.
  • El efecto térmico sobre la pieza es mucho mayor.
  • La calidad del procesado es alta.
  • Velocidad de producción alta4,8
  • Fácil integración en sistemas robóticos o herramientas inte¬gradas en un CNC

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