Predicción y control de la variabilidad en procesos de embutición profunda de chapa de acero inoxidable austenítico, mediante técnicas integradas de diseño robusto, simulación y experimentación

Resumen

EN LOS ÚLTIMOS 45 AÑOS LAS INDUSTRIAS DEL AUTOMÓVIL, AERONÁUTICA Y DE ELECTRODOMÉSTICOS, HAN CONTRIBUIDO DECISIVAMENTE AL DESARROLLO E INNOVACIÓN DE LOS PROCESOS DE CONFORMACIÓN PLÁSTICA DE CHAPA METÁLICA. SE APRECIA UNA CRECIENTE DEMANDA DE NUEVOS PRODUCTOS CON DISEÑOS GEOMÉTRICOS CADA VEZ MÁS COMPLEJOS Y EL USO DE MATERIALES CADA VEZ MÁS EXIGENTES COMO, POR EJEMPLO, MATERIALES MÁS RESISTENTES Y/O LIGEROS. ELLO HA TRAÍDO UN RENOVADO INTERÉS POR EL CONOCIMIENTO DE LOS FUNDAMENTOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS DE DICHOS PROCESOS. LA TESIS AQUÍ EXPUESTA SE DIRIGE A LA DISMINUCIÓN DE LA DISPERSIÓN (DEL ADELGAZAMIENTO) DE LA PIEZA FINAL EN EL SECTOR DE ELECTRODOMÉSTICOS DE LÍNEA BLANCA, INTRODUCIENDO TECNOLOGÍAS DE SIMULACIÓN Y OPTIMIZACIÓN DE SUS PROCESOS DE CONFORMACIÓN. SE PRESENTA UNA METODOLOGÍA DE TRABAJO QUE INTEGRA EL DISEÑO ROBUSTO, LA SIMULACIÓN Y LA EXPERIMENTACIÓN DE PROCESOS DE CONFORMACIÓN DE CHAPA, MEDIANTE INVESTIGACIÓN APLICADA EN ESTE SECTOR. TAMBIÉN SE APLICA LA CARACTERIZACIÓN ESTADÍSTICA DE LA VARIABILIDAD DE DETERMINADOS FACTORES CONTROLABLES Y NO CONTROLABLES EN LA OPTIMIZACIÓN DEL PROCESO DE FABRICACIÓN, REDUCIENDO LA DISPERSIÓN DE LA PIEZA FINAL. ESTA METODOLOGÍA HA PERMITIDO PREDECIR, CUANTIFICAR Y SUGERIR MEDIDAS PARA DISMINUIR LOS ADELGAZAMIENTOS EXCESIVOS Y LOS RIESGOS DE ROTURAS QUE SUPEREN LOS CRITERIOS DE CALIDAD ESTABLECIDOS, ASÍ COMO MEJORAR LA OPERACIÓN DE EMBUTIDO PROFUNDO. SE HAN DISEÑADO Y FABRICADO UTILLAJES MODULARES EN EL LABORATORIO DE CONFORMADO DE LA UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA PARA LOS MATERIALES DE LAS HERRAMIENTAS F-521 Y AMPCO 25, PARA LOS ENSAYOS DE COPA ESFÉRICA (NAKAZIMA) Y COPA CILÍNDRICA (SWIFT). ADEMÁS SE HA DISEÑADO Y FABRICADO EL UTILLAJE PARA EL ENSAYO DE FRICCIÓN TIPO INLAND CON DIFERENTES GEOMETRÍAS DE MORDAZAS Y DIFERENTES MATERIALES (F-521 Y AMPCO 25). SE HA MEDIDO LA CALIDAD DE LA DISTRIBUCIÓN DEL ESPESOR Y POR LO TANTO DEL ADELGAZAMIENTO, PARA EVITAR LA ESTRICCIÓN Y LA APARIENCIA SUPERFICIAL DE LA CHAPA DE QUE PRESENTE EL DEFECTO LLAMADO PIEL DE NARANJA; QUE SE HA DEFINIDO COMO LA VARIABLE RESPUESTA. SE HAN REALIZADO LOS ANÁLISIS NUMÉRICO Y EXPERIMENTAL DEL PROCESO DE EMBUTICIÓN PROFUNDA DE UNA APLICACIÓN INDUSTRIAL CONSISTENTE EN LA CONTRAPUERTA DE UN LAVAVAJILLAS DE USO DOMÉSTICO EN CHAPA DE ACERO INOXIDABLE AUSTENÍTICO AISI 301 DE 0.4 MM DE ESPESOR. A PARTIR DE LOS DIFERENTES EXPERIMENTOS, SIMULACIONES POR ELEMENTOS FINITOS Y LA CARACTERIZACIÓN DEL MATERIAL, SE HAN REPRODUCIDO LAS CONDICIONES PRESENTES EN EL CASO INDUSTRIAL. LOS RESULTADOS DE LOS EXPERIMENTOS REALIZADOS EN UNA EMPRESA INDUSTRIAL HAN CONFIRMADO LA TENDENCIA DE LAS SIMULACIONES REALIZADAS CON AUTOFORM-INCREMENTAL Y SIGMA. ESTOS RESULTADOS SON UN BUEN PUNTO DE PARTIDA, PARA PROFUNDIZAR Y MEJORAR LA OPTIMIZACIÓN DE LA CONTRAPUERTA DEL LAVAVAJILLAS. ADEMÁS, SE HAN OBTENIDO RESULTADOS PARA FABRICACIÓN DE ELECTRODOMÉSTICOS DE LÍNEA BLANCA, DONDE SE MANTIENE UNA BUENA CORRESPONDENCIA ENTRE ELLOS, UNA MISMA TENDENCIA Y REPETIBILIDAD. LOS ESTUDIOS REALIZADOS HAN PERMITIDO IDENTIFICAR, PREDECIR Y CUANTIFICAR LOS FACTORES DE CONTROL Y DE RUIDO QUE INTERVIENEN EN EL PROCESO DE LA PIEZA DEL LAVAVAJILLAS.