FEM Analysis of Effect of Die Angle on Strain and Stress State in Process of Drawing of Steel for Prestressed Concrete

Análisis por elementos finitos del efecto del ángulo de la matriz en la deformación y el estado de tensiones en el proceso de estirado del acero para hormigón pretensado

En este artículo se presentan los resultados de una simulación por ordenador del proceso de trefilado de alambres de acero para hormigón pretensado con el software FEM (Forge 2). Se utilizaron matrices con diferentes ángulos 2a= 8°, 12° y 18° en el proceso de trefilado de un alambrón de acero DB92 de 5,5 mm de diámetro (según las normas polacas) en cinco pasadas para alambres finales de 2,5 mm de diámetro. Después de cada pasada se determinaron las propiedades mecánicas y las tensiones de estirado.

INTRODUCCIÓN

El ángulo del troquel es uno de los parámetros más importantes para un proceso de dibujo. Debe elegirse de tal manera que la tensión de estirado sea baja, la calidad de la superficie del alambre sea satisfactoria y la durabilidad de la matriz sea alta [1]. La temperatura de un alambre en la zona de deformación depende de las cantidades de calor generadas durante el trefilado.

Este calor consta de dos componentes; una es la deformación de la pieza de trabajo y otra la fricción entre el alambre y la matriz. Especialmente, la cantidad de calor del trabajo de fricción depende en gran medida del ángulo del dado [2].

El objetivo principal de este trabajo es una simulación por ordenador del proceso de trefilado de alambres de acero de alto carbono para hormigón pretensado, un cálculo de la distribución de temperatura en la zona de deformación para diferentes ángulos de matriz, así como una estimación del efecto de dichos ángulos en la distribución. de tensión y deformación en un dado. Debe permitir la estimación de la posibilidad de que ocurra el envejecimiento por deformación en los alambres trefilados y la explicación de la dependencia de las propiedades mecánicas de los alambres en el ángulo de la matriz.

PROCEDIMIENTOS EXPERIMENTALES

Método de elementos finitos

La simulación del método de elementos finitos de un proceso de dibujo ha sido realizada por el software Forge 2 elaborado en Ecole des Mines, París. Se ha utilizado un enfoque elastoplástico [3].

Se ha determinado una curva de endurecimiento del material a partir de la ecuación

​$K = K_0 (1+ae^n) e^frac{b}{T}$  (1)