Conformar o estirar bordes cortados sin que se formen grietas puede suponer un gran reto cuando se trabaja con aceros avanzados de alta resistencia (AHSS). Para reducir el riesgo de que se produzcan grietas en bordes elevados, SSAB ha presentado tres nuevos aceros de 800 megapascales laminados en caliente con una ductilidad de bordes extremadamente alta.
Este artículo trata sobre:
La necesidad actual y creciente de mayores niveles de ductilidad de bordes para componentes de la industria automotriz.
Dónde se podrían utilizan estas calidades de acero AHSS que solucionan problemas.
¿Cuál es el estado de los ensayos y usos de estas nuevas calidades de 800 MPa?
Daniel Sund es el director del catálogo de productos de SSAB para el desarrollo de aceros laminados en caliente y posee 20 años de experiencia en SSAB Europe.
Marcus Folmerz es especialista en conformado de SSAB. Lleva trabajando en SSAB desde 2014.
Robert Ström lleva trabajando en SSAB desde 2007 como especialista en diseño de la industria automotriz y cuenta con una amplia experiencia en simulaciones de resistencia estática y a impactos para sistemas de carrocerías, chasis y suspensión.
Daniel Sund: Existen numerosas maneras distintas de medir la ductilidad de bordes, pero el ensayo estándar de inicio, tal vez debería llamarlo ‘ensayo más simple’, es el de coeficientes de ensanchamiento de agujeros ISO 16630. SSAB garantiza que los nuevos Docol® HR800CP+HER y HR800HE (High Edge) tendrán unos coeficientes de ensanchamiento de agujeros del 45% del 65%, respectivamente, pero sus valores típicos HER son mucho más altos que eso, del 70% al 100%, respectivamente, lo que los sitúa entre los más altos del mercado para aceros de 800 megapascales para la industria automotriz.
Marcus Folmerz: Diría que el 95% de todos los problemas de conformado que traen consigo nuestros clientes de la industria automotriz al Knowledge Service Center de SSAB están relacionados con bordes que se han cortado y estirado, pero que terminan por agrietarse. La mayoría de las empresas saben cómo predecir otros problemas de conformado de los aceros AHSS. Pero predecir problemas en los bordes puede ser muy, muy difícil. Por lo tanto, lo que puede pasar es que los clientes se comprometan totalmente con el diseño específico de las piezas y se encuentren finalmente a plena producción para descubrir un número inaceptable de bordes agrietados. Estos nuevos aceros AHSS con alta ductilidad de bordes pueden actuar como solución al problema". Quizás también se puedan utilizar en aquellas piezas de automóvil que requieren mayor confianza respecto a que no se producirán grietas en los bordes.
Daniel Sund: Sí. Los clientes de SSAB se han centrado especialmente en este aspecto concreto de conformabilidad del acero AHSS. En los últimos años, la demanda de una mayor ductilidad de bordes en los aceros AHSS ha sido bastante alta y sigue creciendo.
Marcus Folmerz: Además de solucionar problemas en los diseños de piezas existentes, esta ductilidad de bordes más alta también le permite realizar diseños más complejos para sus bordes estirados o elevados —bridas altas, etc.— con un mayor margen de seguridad contra bordes agrietados.
Marcus Folmerz: No, no, no. No existe correlación, positiva o negativa, entre el diagrama límite de conformado y la ductilidad de bordes. Necesitamos recordar esto a los clientes todo el tiempo. Dicho esto, sí, estos nuevos aceros tienen unos diagramas límite de conformado muy buenos, por lo que funcionarán bien en una gran variedad de procesos de conformado. O dicho de otro modo, hemos optimizado estos aceros de 800 MPa para lograr una ductilidad de bordes extrema, pero también son muy buenos para otras operaciones de conformado.
Daniel Sund: Sí, así es. Pero ahora hemos mejorado nuestro acero de fase compleja de 800 MPa laminado en caliente con unos niveles de ductilidad de bordes más altos. Ahora tiene dos opciones: puede comprar el nuevo y mejorado Docol® HR800CP mejorado o el HR800CP+HER. La denominación ‘+HER’ significa que hemos probado cada envío para garantizar un coeficiente de ensanchamiento de agujeros (HER por sus siglas en inglés) mínimo del 45% con valores típicos HER del 70%.
Daniel Sund: Correcto. Todo nuestro acero laminado en caliente 800HE (o High Edge), se somete a ensayo para ofrecer a los clientes un HER mínimo garantizado del 65%, con un promedio anticipado o HER promedio típico del 100%.
Daniel Sund: Bueno, primero comenzamos optimizando sus microestructuras. Después, contamos con unas medidas de control de calidad muy estrictas, incluida la desgasificación del depósito de vacío, para garantizar la limpieza interior de cada chapa de acero. También aplicamos un control muy sofisticado tanto a las temperaturas como a las reducciones durante todo el del proceso de laminación en caliente.
Robert Ström Existen numerosas aplicaciones posibles para estos materiales de 800 megapascales. Los brazos de control, particularmente los brazos de control inferiores, serán una aplicación importante. Pero, en realidad, todos estos aceros laminados en caliente —el HR800CP, HR800CP+HER y HR800HE— pueden ser adecuados para aplicaciones de alta ductilidad de bordes que requieren unas buenas propiedades de resistencia a la fatiga. Por ejemplo, piezas que se mueven y agitan constantemente. Por lo tanto, pienso en suspensiones de múltiples brazos, brazos de remolque, barras de torsión y soportes.
Me gusta pensar que estos aceros tienen un término medio de las propiedades deseadas. Al pensar en ello, muchas de estas propiedades deberían contradecirse entre sí: conformabilidad frente a alta resistencia, alta ductilidad de bordes frente a buen rendimiento en caso de impacto. Pero estos aceros ofrecen todas estas propiedades y, especialmente, una ductilidad muy alta de bordes.
Robert Ström: Puede pedirlos ahora a través del Programa de Materiales de Prueba del acero AHSS Docol®. En la actualidad muchos clientes los están probando. Además, SSAB realiza ensayos de fatiga de ciclo bajo y ciclo alto a largo plazo.
Daniel Sund: Sí, animamos mucho a nuestros clientes a realizar ensayos. Podría ser en el nuevo diseño de una pieza o en una pieza existente que haya tenido problemas de bordes agrietados.
Marcus Folmerz: Sí. Para ayudarles en sus simulaciones de diseño y conformado, los clientes pueden ponerse en contacto con el representante de Docol® para obtener las tarjetas AutoForm para los aceros HR800CP, HR800CP+HER y HR800HE. O bien, solicitar a su representante que les configure el acceso al portal de descarga de Docol® Test Drive. Y, como siempre, el Knowledge Service Center de SSAB puede ayudarle a preparar sus simulaciones para las nuevas calidades de aceros AHSS Docol.
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El acero HSLA con alta ductilidad de bordes ha mejorado en gran medida la capacidad de conformado y los coeficientes de ensanchamiento de agujeros, algo ideal para componentes de automoción complicados con diseños complejos en bordes estirados y cizallados.
Las calidades del acero Docol® sirven para propósitos de diseño específicos, de ahí que los diseñadores los elijan para una amplia gama de aplicaciones. Asimismo, los OEM y proveedores de primer nivel los utilizan en vehículos de todo el mundo.