Resumen

El artículo presenta los resultados de los análisis numéricos del proceso de compresión rotativa de ejes escalonados huecos con dientes en espiga. Las simulaciones numéricas se realizaron por el método de los elementos finitos (MEF), utilizando el paquete de software comercial DEFORM-3D. Se presentan los resultados de la modelización numérica destinada a determinar el efecto del espesor de la pared de la palanquilla sobre la forma del producto y el proceso de compresión rotativa. También se dan las distribuciones de deformaciones, temperaturas, criterio de daño y parámetros de fuerza del proceso determinados en las simulaciones. Los resultados numéricos obtenidos confirman la posibilidad de fabricar ejes huecos dentados a partir de tocho tubular mediante métodos de compresión rotativa.

INTRODUCCIÓN

Los productos huecos se utilizan cada vez con más frecuencia como piezas de vehículos y aeronaves, lo que obedece a la necesidad de reducir tanto el peso de las máquinas como sus costes de producción y explotación. Un menor peso de la máquina significa un menor consumo de material en la fase de fabricación, así como un menor consumo de combustible y emisiones, y, sin embargo, una mayor capacidad de carga de la máquina durante su uso operativo. Los ejes y árboles, incluidos los ejes dentados [1, 2], pertenecen al grupo de piezas de máquinas que pueden sustituirse por elementos huecos; dado el carácter de las cargas soportadas (momentos de flexión y torsión, en particular), los sustitutos huecos de ejes y árboles presentan propiedades de resistencia similares a las de los productos macizos. No obstante, hay que tener en cuenta que el potencial de los elementos huecos puede aprovecharse al máximo si los productos semiacabados utilizados como palanquilla se fabrican también como piezas huecas y, además, se les dota de pequeños márgenes de mecanizado. Sin embargo, para ello es necesario desarrollar tecnologías avanzadas de conformado de metales que permitan fabricar piezas a partir de palanquilla hueca en forma de tubos comerciales.

Este estudio presenta los resultados de un análisis numérico de la compresión rotativa en caliente para producir ejes huecos multidentados con dientes en espiga (figura 1). Se propone que los ejes dentados se produzcan en una sola operación, utilizando tubos como tocho.

Esta solución parece óptima tanto desde el punto de vista económico como tecnológico, ya que permitiría reducir el número de operaciones aplicadas [3]. En efecto, el tiempo de producción podría acortarse, mientras que el propio proceso de producción podría llevarse a cabo utilizando menos máquinas y dispositivos, lo que se traduce en menores costes de producción.

• Materias:Simulación numérica Modelado numérico Análisis numérico Método de elementos finitos Compresión
• Subjects:Numerical simulation Numerical modeling Numerical analysis Finite element method Compression
• Palabras claves:Compresión rotativa; Conformado; Ejes huecos; Engranajes; MEF
• Keywords:Rotary compression; Forming; Hollow shafts; Gears; FEM