Estudio comparativo de métodos de predicción de fallos basados en deformación y tensión en la formación incremental...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los Materiales
• Ingeniería Mecánica
• Procesos de Fabricación

Sus antecedentes:

• La investigación de las propiedades mecánicas y metalúrgicas de los materiales en capas es crucial para la fabricación avanzada.
• Comprender la influencia de los parámetros de procesamiento en el comportamiento del material es clave para optimizar el rendimiento.

Objetivo del estudio:

• Examinar el impacto del proceso de laminado en las características mecánicas y metalúrgicas de muestras de aluminio (Al) y titanio (Ti) de dos capas.
• Evaluar la efectividad de los parámetros de formación incremental de un solo punto (SPIF) y las disposiciones de las capas en la conformabilidad.
• Evaluar las técnicas de simulación para predecir fallos en muestras de Al-Ti procesadas por SPIF.

Principales métodos:

• Se fabricaron muestras de Al-Ti de dos capas mediante un proceso de laminado.
• Se realizaron experimentos de formación incremental de un solo punto (SPIF) en condiciones variables (paso vertical, velocidad de avance, diámetro de la herramienta, disposición de las capas) y direcciones de deformación.
• Se realizaron simulaciones de análisis de elementos finitos (FEA) para predecir fallos utilizando criterios basados en tensión y deformación, comparados con datos experimentales.
• El análisis metalúrgico se centró en la formación de fases intermetálicas y la profundidad de penetración de la capa.

Principales resultados:

• La disposición de la capa Ti-Al (titanio en contacto con la herramienta) exhibió la mayor conformabilidad durante SPIF.
• Los métodos de simulación mostraron alta precisión en la predicción de la deformación de fractura: segunda derivada del adelgazamiento (SDT) para altas tasas de deformación y segunda derivada del esfuerzo principal máximo (SDPS) para alta tensión.
• La investigación metalúrgica reveló la formación de fases intermetálicas Al5Ti3 dentro de la zona de penetración de las muestras laminadas de Al-Ti.

Conclusiones:

• El proceso de laminado influye significativamente en las propiedades mecánicas y metalúrgicas de las estructuras en capas de Al-Ti.
• La disposición optimizada de las capas y los parámetros de SPIF mejoran la conformabilidad del material.
• Los modelos precisos de predicción de fallos (SDT y SDPS) son esenciales para simulaciones fiables de SPIF de materiales en capas.
• La formación de fases intermetálicas específicas durante el laminado impacta las propiedades del material.