Finite Element Approach to Analysis of Axisymmetric Reverse Drawing Process

Análisis por elementos finitos del proceso de embutición inversa axisimétrica

El objetivo de esta investigación es analizar el proceso de embutición profunda del acero inoxidable Cr-Ni. La investigación está relacionada con las fuerzas que aparecen en la máquina herramienta durante el proceso y también con la tensión del material y su comportamiento. Los resultados proceden de dos fuentes y se comparan entre sí. La primera fuente de resultados son los experimentos realizados en la prensa hidráulica, y la otra fuente son los resultados obtenidos mediante la creación de un modelo de elementos finitos (MEF) y la simulación del proceso en el paquete de programas MSC Marc Mentat. Las mediciones se realizan en casos de diferente coeficiente de reducción y diferente material de la herramienta. La comparación que se ofrece está relacionada con las fuerzas del punzón y de la placa de presión, y también se observa el estado de tensión del material para cada coeficiente de reducción. Las hojas de datos y los diagramas de fuerzas presentan los resultados, y la tensión del material puede verse en las figuras que son resultado de la simulación.

INTRODUCCIÓN

La embutición profunda de una lámina de metal es una técnica estándar que se usa ampliamente para fabricar miles de estructuras de láminas de metal por día en muchas industrias, p. automotriz, aeroespacial, industria de bebidas, etc.

Uno de los mayores desafíos en el conformado de metales por embutición profunda es lograr el producto final con muy pocas embuticiones. Así, posibilita reducir tiempos y gastos de producción. El embutido inverso es una operación desarrollada a partir del proceso de embutición profunda estándar. Su propósito es convertir dos sorteos del proceso estándar en una sola operación. De esta forma, se puede tener una mayor relación d1/d2 sin detener el proceso y también sin desmontar la pieza de trabajo. Como todas estas acciones tardan en realizarse, el tiempo y, por supuesto, los gastos se ahorran automáticamente.

La posición real del proceso de estirado inverso en el mundo es una producción de aluminio y cobre y sus productos de aleación. La embutición profunda del acero inoxidable Cr-Ni presenta un problema real debido al gran endurecimiento de estas aleaciones durante los procesos de formación de metales [1].

Sin embargo, los modelos y simulaciones FE confiables para describir el proceso son de gran valor para reducir gran parte del trabajo de prueba de la herramienta. De esta forma, se realizan mejoras en el proceso antes de fabricar las costosas herramientas necesarias para la experimentación. De esa manera, se necesitan experimentos solo para verificar la simulación.

EL ESTABLECIMIENTO DEL PROBLEMA

Como estamos tratando de reducir el número de sorteos necesarios, en cada sorteo el coeficiente de reducción se vuelve más pequeño que antes, a veces incluso más pequeño que el recomendado.