El problema de los ensayos de tracción
El acero de ultra alta resistencia es un material consolidado en la industria automotriz que se utiliza habitualmente en determinados refuerzos estructurales de la carrocería, refuerzos de parachoques, vigas contra impactos en puertas, así como en las estructura y mecanismos del asiento.
El acero de ultra alta resistencia es responsable de ayudar a alcanzar una puntuación de 5 estrellas en las pruebas de colisión y de reducir el peso de los componentes hasta en un 40%. También permite a los fabricantes de equipos originales reducir costes y aumentar la eficacia de su producción, así como a desarrollar diseños de componentes más innovadores que son más competitivos en el mercado.
A pesar de las ventajas, numerosos OEM siguen eligiendo calidades de acero más blandas perdiendo una ventaja competitiva. El motivo es que, al pensar en la conformabilidad, se basan únicamente en los resultados de elongación de los ensayos de tracción.
"El ensayo de tracción es el más frecuente", explica el Dr. Lars Troive, especialista senior en conformado de SSAB. "La idea es estirar la muestra hasta que se rompe. A continuación, se mida cuánto se ha extendido en longitud. Esto se considera su elongación. Por ejemplo, si la muestra mide 80 milímetros y luego alcanza 88 milímetros antes de agrietarse, representa un 10% de elongación”.
Y continúa explicando: "Aunque el ensayo de tracción ha sido durante mucho tiempo la práctica más común para juzgar la capacidad de conformado del acero, este método no representa correctamente las calidades de acero más resistentes y modernas. Esto se debe a que estos aceros más resistentes se comportan de forma distinta, sufriendo una mayor deformación plástica local en comparación con las calidades más blandas convencionales”.
Una manera más precisa de predecir el comportamiento del acero de ultra alta resistencia es mediante la creación de un diagrama límite de conformado o FLD, también conocido como curva límite de conformado. Un solo FLD proporciona una descripción gráfica de varios ensayos de fallo de materiales realizados, es decir, ensayos de copa perforada, utilizando muestras de distintas geometrías. Cada muestra (es decir, la pieza en bruto de acero) posee una relación anchura-longitud única que resulta en distintos modos de deformación hasta que falla. Se deformarán de manera distinta, con su propia trayectoria de deformación.
Antes de realizar un ensayo FLD, cada muestra se pinta primero de color blanco y, a continuación, se cubre de puntos negros distribuidos aleatoriamente mediante pintura en aerosol formando un ‘patrón de moteado’. El color blanco de referencia se aplica para obtener un buen contraste con el patrón negro.
Durante los ensayos, el patrón de moteado se fotografía con dos cámaras integradas en la prensa. Las cámaras capturan los movimientos de cada punto durante toda la operación de conformado, lo que permite estimar la trayectoria de tensión hasta el fallo. A medida que se realiza el ensayo de copa perforada en cada una de las distintas geometrías (piezas en bruto), se obtienen dos valores para cada ensayo: las tensiones principales y menores. A continuación, se traza el FLD en un diagrama X e Y con una línea que conecta todos los valores de tensión obtenidos. Esta curva representa el límite de conformado en el que el acero tiene un alto riesgo de romperse (formación de grietas).
