An Analysis and Modelling of Spinning Process without Wall-Thickness Reduction

Análisis y modelización del proceso de hilatura sin reducción del espesor de pared

Mediante el proceso de hilatura se fabrican las diferentes piezas axial-simétricas actuando el rodillo de hilatura sobre la chapa metálica en bruto, a la que se da forma a través de un mandril. En el artículo se muestra un análisis del estado de tensión y deformación, así como los componentes de la fuerza de conformación del proceso de hilatura. Sobre la base de los resultados experimentales, se realiza un modelo matemático de la fuerza de conformación de la hilatura. El modelo matemático obtenido describe con suficiente precisión y fiabilidad (P = 0,98) la fuerza de conformación de la hilatura.

INTRODUCCIÓN

El modelado del proceso de hilado es similar al proceso de embutición profunda. La pieza de trabajo es plana en blanco. Se obtienen por este procesamiento a través de un simple rodillo de presión las piezas de forma compleja de buenas características mecánicas y superficie cuya calidad es cercana a la calidad obtenida después del rectificado.

Se pueden obtener las diferentes piezas axialmente simétricas. Las partes de trabajo se dividen en partes simétricas, cónicas con dibujo curvo y combinadas. El proceso de hilado no permite producir piezas asimétricas [1 - 7]. El diseño de las herramientas que se utilizan para el procesamiento de hilado es muy simple, lo que garantiza un precio más bajo y un mayor tiempo de vida útil. Las mismas herramientas se pueden usar para operaciones individuales en las diferentes partes que producen.

BASE TEÓRICA DEL PROCESO DE HILADO

En el procedimiento de procesamiento de metales mediante hilatura, el movimiento principal es circular y lo realiza la pieza de trabajo (5) junto con el mandril (1), mientras que el movimiento auxiliar lo realiza el rodillo (2) (Figura 1). La forma de material inicial para el procesamiento suele ser una placa circular (4) presionada por un seguidor en el contrapunto (3).

La pieza en bruto, en este caso un disco liso de chapa metálica, se sujeta concéntricamente contra el seguidor mediante el contrapunto y se acciona a través del husillo principal. Al girar a alta velocidad, el rodillo giratorio forma la pieza de trabajo siguiendo una trayectoria preestablecida para producir una serie de carreras o pasadas. La dirección de la velocidad de flujo del material (v_m) durante el proceso de deformación es la misma que la velocidad axial (v) del rodillo prensado.

Geometría del procedimiento de hilado.

Se obtiene girando las piezas del agujero cilíndrico con fondo como se muestra en la Figura 2. La pieza se fabrica a partir de más operaciones con diferentes mandriles si no se puede obtener la pieza cilíndrica deseada en una sola operación (Figura 2).

Entre el mandril y el rodillo prensado (△) (Figura 1.), según el tamaño del espacio libre, las piezas cilíndricas se pueden fabricar mediante reducción y sin reducción del espesor de la pared. El espesor de la pared y el fondo del cilindro son iguales (s₁ = s₀) en el primer caso y en el segundo caso el espesor de la pared es menor que el espesor del fondo, es decir, el espesor de la pieza de preparación (s₁ < s₀).