Durante los últimos años, la demanda de reducción de peso en la construcción de vehículos modernos debido, mayoritariamente, a las nuevas normativas relacionadas con la eficiencia del uso de combustible y la disminución en la generación de dióxido de carbono, ha llevado a un incremento en la aplicación de procesos de hidroconformado para la fabricación de componentes ligeros de automoción en acero o aluminio. Dichos procesos de fabricación consiguen piezas más rígidas, más ligeras y de formas más complejas. En concreto, el hidroconformado de tubo de aleaciones de aluminio permite la fabricación de formas tubulares complejas que, en el caso de la automoción, se conseguían hasta hace pocos años mediante diferentes procesos de estampación y soldadura posterior.
Las aleaciones de aluminio se caracterizan por su baja conformabilidad a temperatura ambiente. Por tanto, para aprovechar las ventajas que ofrecen los procesos de hidroconformado, así como las que ofrecen dichas aleaciones, se propone el empleo de hidroconformado en caliente o warm hydroforming (WHF). En este artículo se realiza un estudio del estado de la técnica actual de hidroconformado en caliente de tubo o warm tube hydroforming (WTHF), así como de su empleo en la fabricación de piezas de aleaciones de aluminio. Asimismo, se hace una revisión de los equipos existentes a nivel mundial de WTHF.
Principio del proceso de hidroconformado
Esencialmente, se puede diferenciar entre dos tipos de procesos de hidroconformado: hidroconformado de chapa e hidroconformado de tubo. En ambos, el principio es básicamente el mismo. Se define como hidroconformado de tubo al proceso en el cual la pieza se conforma, partiendo de tubo como materia prima, mediante la aplicación de un fluido a alta presión combinado con un empuje axial de los extremos del tubo para la alimentación de material desde la zona de alimentación a la zona de expansión. Mediante este método se obtienen geometrías de sección cerrada. Esta tecnología presenta varias ventajas, entre ellas: consolidación de la pieza, reducción de peso, mejora de la resistencia de la pieza y una buena precisión dimensional [3], Figura 1.
Variables de los procesos de hidroconformado de tubo
Las principales variables que intervienen en los procesos de hidroconformado de tubo convencionales son: la fricción, la presión interna para el conformado, la alimentación axial y el propio material.
Fricción
La fricción es un parámetro crítico en el proceso de hidroconformado, especialmente cuando la cantidad de material a aportar es importante. La fricción aumenta a medida que aumenta la presión interna limitando la alimentación de material [3] pudiendo causar problemas para la correcta obtención de la pieza.
Presión interna
La presión interna del tubo es la encargada de expandirlo adoptando la geometría de la huella de la matriz. Durante el proceso de hidroconformado se suelen distinguir dos fases: fase de expansión (a baja presión) y fase de calibración (alta presión). El propósito de estas dos fases es minimizar el efecto de la fricción alimentando el material durante la fase de expansión [5-9].
Alimentación axial
Durante la fase de expansión se alimenta material desde los extremos del tubo a la zona de expansión para suplir la variación de volumen de la pieza en esa zona. Una alimentación deficiente puede dar lugar al adelgazamiento severo de la pieza en esa zona y una alimentación excesiva puede propiciar la aparición de pliegues en la pieza final.
Material
El aluminio cristaliza en la red cúbica centrada en las caras o FCC, Figura 2-a), y no sufre cambios alotrópicos, lo que le confiere una alta plasticidad, aunque las propiedades mecánicas varían enormemente según sean los elementos aleantes y los tratamientos termomecánicos a los que se haya visto sometido.
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