Analysis of the Effect of Die Shape on the State of Strain in the Process of Extrusion of Thin-Walled Aluminium Sections

Análisis del efecto de la forma de la matriz sobre el estado de deformación en el proceso de extrusión de perfiles de aluminio de pared delgada

En este estudio se ha llevado a cabo un análisis teórico del efecto de la forma de la matriz en el estado de tensión-deformación durante la extrusión en caliente de una barra de sección en T de dos aleaciones de aluminio diferentes. Se utilizó un programa basado en el método de los elementos finitos para modelizar el proceso de extrusión. Se realizaron ensayos para obtener los parámetros óptimos del proceso de extrusión de la sección en T, en los que no se produce deformación de la sección. Se ha determinado el efecto de la altura de la antecámara y de la forma y disposición del canal de la matriz sobre la forma geométrica del producto extruido.

INTRODUCCIÓN

Al desarrollar una tecnología de extrusión de productos de aluminio, una de las tareas importantes es la selección de la forma del troquel: parámetros de la antecámara, como la altura de la cámara y su área de superficie. La determinación experimental de estos parámetros, que implica la corrección mecánica de la matriz, es costosa y no siempre efectiva. Por lo tanto, desarrollar métodos de simulación por computadora para estos procesos es una tarea muy importante. En las simulaciones por ordenador del flujo de metal tridimensional, surge un problema de optimización de la forma de la cámara de matriz, que requiere un gran número de simulaciones, cada una de las cuales dura entre 10 y 20 horas. Se puede lograr una reducción en el número de simulaciones utilizando los métodos de optimización de las condiciones de estudio experimental.

En el estudio se ha llevado a cabo un análisis teórico del efecto de la forma del troquel sobre el estado de deformación durante la extrusión en caliente de la sección en forma de T, junto con la optimización de este proceso.

CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES UTILIZADOS EN LA INVESTIGACIÓN

Extrusion3, un programa basado en métodos de elementos finitos, se utilizó para modelar el proceso de extrusión [1]. El modelado se realizó de acuerdo con el esquema que se muestra en la Figura 1. Los datos de entrada para la generación de una grilla tridimensional fueron archivos gráficos que representaban las dimensiones geométricas de la sección y del contenedor, producidos con el programa AutoCAD, y las propiedades reológicas de el material, las condiciones de fricción, las velocidades de extrusión y los valores de los ángulos de retardo de la tira de trabajo. Los parámetros del proceso de extrusión tomados para los cálculos se dan en la Tabla 1. El análisis teórico del proceso requirió la definición de las propiedades reológicas de las aleaciones examinadas. Para la descripción de la dependencia del límite elástico de los parámetros de deformación se utilizó la siguiente relación [2]:

​$σ_p = K_0 · A_1 exp (-m_1t) A_2ε ^{m_2} ·A_3ε ^{m_3}$     (1)