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Soluciones avanzadas para eliminar las tensiones residuales en la fabricación de chapas metálicas

Soluciones avanzadas para eliminar las tensiones residuales en la fabricación de chapas metálicas
  • El centro tecnológico IK4-IDEKO ha participado en el proyecto RELASHET, centrado en el control de las tensiones que se generan durante los procesos de fabricación de aleaciones de metal
  • La iniciativa ha contado con el apoyo del Gobierno Vasco a través del programa Elkartek

Sectores industriales estratégicos para la economía como la automoción, la aeronáutica o la generación de energía se enfrentan al desafío de disponer de materiales menos pesados para reducir los costes y elevar la eficiencia. Para conseguirlo, en la actualidad se está trabajando en el desarrollo de nuevas aleaciones de chapa metálica con propiedades mejoradas que permitan el aligeramiento en las estructuras.

Sin embargo, durante el proceso de fabricación de estas nuevas aleaciones metálicas se generan tensiones internas que causan defectos en las piezas finales e impiden a los fabricantes el cumplimiento de los requisitos exigidos.

Con el objetivo de dar respuesta a esta problemática, el centro tecnológico IK4-IDEKO ha participado en el proyecto RELASHET, una iniciativa orientada a mejorar el funcionamiento de las actuales líneas de procesamiento de chapa mediante la introducción de sistemas innovadores para la eliminación de las tensiones residuales que se generan durante los procesos de fabricación de los materiales.

El proyecto, liderado por la entidad investigadora Koniker, ha contado con el apoyo del Gobierno Vasco a través del programa Elkartek y busca fortalecer la competitividad del de las empresas a través de la transferencia de tecnologías avanzadas al tejido industrial.

“Todas las aleaciones metálicas en forma de chapa son obtenidas partiendo de lingotes, palanquillas o procesos de colada continua y su posterior laminado en caliente y frío. Sin embargo, tanto en el proceso de laminado, como durante el enrollado en bobinas, se generan tensiones en el interior de la chapa que dan lugar a defectos de forma”, asegura la responsable de la investigación en el centro tecnológico IK4-IDEKO Sonia Moralejo.

La liberación de estas tensiones internas impide a los fabricantes de piezas cumplir con los rangos de tolerancia exigidos, en un contexto en el que se está demandando una mayor precisión en los componentes ensamblados y mejores calidades de planitud final en las chapas.

“Las tolerancias demandadas por las empresas conformadoras de chapa son cada vez más exigentes y los productores de acero no son capaces de satisfacer estas exigencias. Esto es especialmente crítico en las nuevas aleaciones de material que presentan elevadas resistencias y mayores dificultades para ser distensionadas por su elevada influencia del sprinback, el fenómeno de recuperación elástica que aparece después de retirar una pieza de la matriz”, añade la experto.

El proyecto RELASHET, finalizado en diciembre de 2018, ha servido para analizar el fenómeno de las tensiones residuales, proponer nuevos métodos para su eliminación transferibles al mercado y analizar su viabilidad para ser introducidos en líneas de procesamiento de chapa real.

Los responsables del proyecto han desarrollado distintos procesos de distensionado de chapa en aceros laminados en caliente. “Estos procesos se han analizado experimentalmente y mediante simulación numérica, lo que ha permitido realizar una comparación científico tecnológica de las distintas soluciones y así estudiar sus posibilidades de ser implementadas en la industria”, precisa Moralejo.

En concreto, se han analizado por difracción de RX chapas sometidas a temper mill, granallado y aplanado térmico, tanto en superficie como en profundidad. Los resultados del estudio han reflejado que durante el granallado se obtienen tensiones compresivas y en temper mill de carácter tractivo, mientras que para el aplanado las tensiones son en torno a cero.

“La aproximación propuesta en este proyecto presenta ventajas como una calidad extrema de planitud y distensionado tras operaciones de conformado como el corte láser, evita procesos de aplanado más costosos como el stretch leveller o el tensión leveller, reduce el desecho de material que se considere no apto para las tolerancias de planitud demandadas y mejora las propiedades de los materiales”, concluye la investigadora.

En esta iniciativa, IK4-IDEKO ha podido aplicar capacidades sobre la eliminación de las tensiones residuales y profundizar en sus conocimientos sobre la influencia del estado tensional inicial en la distorsión geométrica de la chapa durante el proceso de corte.

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