Análisis experimental y numérico del proceso de doblado de chapas mediante la aplicación de un haz láser con patrones circulares de escaneo
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2015
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Abstract
En este trabajo se presenta un análisis experimental y numérico del conformado láser en chapas metálicas donde se ha determinado la influencia de la geometría, tanto en las placas como en el camino láser recorrido sobre éstas, en relación a las características finales obtenidas luego del conformado. En la etapa experimental se doblaron, bajo parámetros constantes del haz láser, placas de acero AISI 304 con geometrías y caminos de irradiación curvos, donde el comportamiento de éstas se comparó con la configuración de chapas rectangulares sujetas a escaneos lineales. En todos los casos se analizó el ángulo de doblado generado, variando parámetros tales como la cantidad de escaneos, las dimensiones de cada chapa y la distribución del material adyacente al camino de irradiación. Los resultados obtenidos con potencia de 27 W, diámetro del láser de 1,2 mm y velocidad de escaneo de 10 mm/s mostraron diferencias de comportamiento entre las distintas geometrías, las que se hicieron más visibles cuando el número de irradiaciones fue mayor y cuando el tamaño de las chapas aumentó, mientras que cuando el material adyacente al camino de irradiación disminuyó los valores de doblado alcanzados fueron mayores.
El análisis numérico, basado en un modelo termomecánico acoplado y resuelto mediante el método de elementos finitos (MEF), fue validado exitosamente a través de la comparación con los resultados obtenidos experimentalmente, aportando información complementaria sobre parámetros y fenómenos que no pueden ser medidos en el laboratorio. Efectos como la recuperación elástica, desplazamientos irregulares en el borde de la chapa y disímiles relaciones entre los valores de tensión y deformación, entre otros, pudieron ser visualizados y dan cuenta de los distintos comportamientos relacionados al conformado láser y la influencia de la geometría.
El análisis numérico, basado en un modelo termomecánico acoplado y resuelto mediante el método de elementos finitos (MEF), fue validado exitosamente a través de la comparación con los resultados obtenidos experimentalmente, aportando información complementaria sobre parámetros y fenómenos que no pueden ser medidos en el laboratorio. Efectos como la recuperación elástica, desplazamientos irregulares en el borde de la chapa y disímiles relaciones entre los valores de tensión y deformación, entre otros, pudieron ser visualizados y dan cuenta de los distintos comportamientos relacionados al conformado láser y la influencia de la geometría.
Description
Tesis (Magíster en Ciencias de la Ingeniería)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2015