Análisis del desgaste de herramientas de corte y punzonado de chapas de aluminio

Abstract

El aluminio se utiliza cada vez más en el diseño de piezas estructurales en la fabricación de automóviles con el fin de fabricar vehículos más ligeros, seguros y eficientes. Para obtener las piezas deseadas, el aluminio debe ser conformado en las geometrías elegidas por medio de herramientas de conformación precisas y duraderas a lo largo de los ciclos de trabajo. El conocimiento de la interacción material-herramienta durante los procesos de conformado es crucial durante el diseño de herramientas. La interacción herramienta-componente puede describirse por medio de parámetros de fricción y adhesión. Con la ayuda inestimable de Eurecat Manresa, en este Trabajo de fin de Grado se ha establecido un protocolo para la adquisición de datos relacionados con el análisis del desgaste de herramientas para corte y punzonado de chapas de aluminio. Este protocolo consta de numerosos pasos, desde la recepción de la herramienta a analizar, hasta la obtención de los resultados finales. Para llevar a cabo determinado proceso se utilizan diversos instrumentos como una cámara fotográfica convencional, un microscopio estereoscópico, microscopios de variación focal como el Alicona (Ilustración 15) o el Confocal (Ilustración 22) y un microscopio electrónico de barrido (SEM). A lo largo del trabajo se verá explicado cómo funciona cada uno de estos instrumentos y qué resultados son capaces ofrecer. Además, en el ámbito de la adquisición de datos tribológicos a partir de las imágenes de diferentes piezas, es de vital importancia que estas imágenes sean comparables entre piezas semejantes. Con este objetivo, se han diseñado e impreso en 3 dimensiones una serie de utillajes que permiten: 1. Reducir el efecto de la reflexión de la luz sobre muestras brillantes. 2. Facilitar la adquisición de imágenes para aumentar el número de herramientas a evaluar. 3. Mejorar la reproducibilidad de las mediciones para adquirir parámetros de desgaste más fiables.

Aluminium is being increasingly used in the design of structural parts in automotive manufacturing in order to make vehicles lighter, safer and more efficient. To obtain the desired parts, aluminium must be shaped into the chosen geometries by means of precise and durable shaping tools throughout the working cycles. Knowledge of the material-tool interaction during the forming processes is crucial during tool design. The tool-component interaction can be described by friction and adhesion parameters. In this Thesis, a protocol has been established for the acquisition of data related to the analysis of tool wear for the cutting and punching of aluminium sheets. This protocol consists of numerous steps, from the reception of the tool to be analysed to obtaining the final results. Various instruments are used to carry out a certain process, such as a conventional camera, a stereo microscope, focal variation microscopes such as the Alicona (Illustration 19) or the Confocal (Illustration 25) and a scanning electron microscope (SEM). Throughout this paper, it will be explained how each of these instruments works and what results they are capable of providing. Furthermore, in the field of acquiring tribological data from images of different parts, it is of vital importance that these images are comparable between similar parts. To this end, a series of tools have been designed and printed in 3 dimensions that allow: 1- To reduce the effect of light reflection on shiny samples. 2- To facilitate the acquisition of images in order to increase the number of tools to be evaluated. 3- To improve the reproducibility of measurements in order to acquire more reliable wear parameters