Mejora de la productividad en estampación en caliente mediante un nuevo método de calentamiento

Resumen

La estampación en caliente es un proceso simultáneo de deformación y tratamiento térmico de chapas de acero, muy usado en el sector de automoción para producir piezas de muy elevado límite elástico y resistencia. La carrocería de un vehículo en el año 2020 no se entiende sin este proceso y en su futuro a corto y medio plazo no se observan amenazas, sino por el contrario oportunidades de seguir creciendo. La movilidad eléctrica no afecta este proceso, dado que la carrocería es una parte consubstancial de cualquier vehículo.El proceso de estampación en caliente comienza calentando la chapa por encima de la temperatura de austenización del material (aprox. 900ºC) y haciéndola permanecer en esta temperatura un tiempo suficientemente largo que asegure que todo el material se ha transformado en austenita. En ese momento la chapa se templa rápidamente a la vez que se deforma en un troquel refrigerado, obteniendo una pieza deformada con una estructura totalmente martensítica. La simultaneidad es la clave. La alta resistencia obtenida en el acero (superior a 1500 MPa) permite a los fabricantes de automoción la disminución de espesores y por tanto es clave para diseñar coches más ligeros. La estampación en caliente permite reducir el número de piezas y el espesor de las mismas en los elementos estructurales de la carrocería. Por otra parte la carrocería puede soportar cargas muy elevadas e incluso de choques y accidentes.En los últimos 15 años la tecnología se ha desarrollado exponencialmente y hoy en día más del 40% de las piezas de la carrocería se fabrican con esta tecnología. Sin embargo, respecto a otras tecnologías de estampación, como es la estampación en frío en prensas transfer, la productividad es todavía baja, pudiendo llegar a ser incluso hasta un 20% más baja. Solo las grandes ventajas en la aplicación final en cuanto a resistencia y aligeramiento hacen soportable la baja productividad. El campo de mejora es amplio y esta tesis es un buen ejemplo de esta afirmación. Por otro lado, esta tesis y en general cualquier avance e investigación en estampación en caliente debe hacerse durante la producción de las plantas trabajando 365 días al año; esta tesis se desarrolla durante la propia producción, que es en sí mismo un reto. Esta tesis realiza un estudio sobre las ¿causas raíces¿ de la baja productividad del proceso y de los sistemas de producción, y propone un nuevo método de calentamiento para mejorar la eficiencia en un 10%, llegando a demostrar la efectividad del acercamiento. Para ello se utilizan análisis de fallos y problemas de producción, y se aplican algunos principios basados en lo que se denomina de forma genérica como análisis de datos. Las contribuciones principales son en aspectos relativos a los medios de calentamiento (hornos), y a las ventajas de conceptos nuevos de avance de la chapa que eliminan parte de los defectos de fabricación y casusas de parada de las líneas.