Estudio de simulación numérica sobre el hilado sin eje asimétrico con ranura de ángulo recto en el tubo

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ingeniería mecánica
• Procesos de fabricación

Sus antecedentes:

• El hilado de tubos no axisimétricos presenta desafíos significativos para lograr un espesor de pared uniforme y una geometría precisa.
• Los métodos existentes a menudo luchan con formas complejas como ranuras de ángulo recto, lo que lleva a defectos y a una menor calidad del producto.

Objetivo del estudio:

• Validar un nuevo método de hilado basado en la simulación de elementos finitos para la producción de tubos de ranura de ángulo recto.
• Analizar la influencia de las diferentes geometrías de las trayectorias de los rodillos en el proceso de formación y en las características del producto final.
• Comprender los mecanismos de deformación que rigen la formación de ranuras de tubos complejos.

Principales métodos:

• Se realizaron simulaciones de elementos finitos utilizando Simufact Forming para analizar tres esquemas de formación distintos para tubos de ranura de ángulo recto.
• Se utilizaron tubos de aleación de aluminio 6063-O como material para las simulaciones y la posterior validación experimental.
• Comparación de las estrategias de formación de un solo paso frente a las de varios pasos basadas en la geometría de la trayectoria del rodillo.

Principales resultados:

• Los esquemas de formación de pases múltiples (I y II) demostraron una uniformidad superior del grosor de la pared en comparación con la formación de un solo paso (esquema III).
• El esquema I fue identificado como óptimo, minimizando el estrés equivalente durante el paso final de formación.
• La concentración de tensión en el fondo de la ranura causó el adelgazamiento de la pared y el rebote, mientras que la tensión en la salida del rodillo condujo al engrosamiento local de la pared.

Conclusiones:

• El modelo de elementos finitos predice con precisión el comportamiento de deformación observado en la validación experimental, confirmando su confiabilidad.
• La geometría de la trayectoria del rodillo es un factor crítico para controlar la distribución de la tensión y la deformación y lograr tubos de ranura de ángulo recto de alta calidad.
• El estudio mejora la comprensión de los mecanismos de deformación en el hilado de tubos complejos, ofreciendo ideas para la optimización del proceso.