Theoretical and experimental analysis of the Cu-Al bimetallic bar rolling process

Análisis teórico y experimental del proceso de laminación de barras bimetálicas Cu-Al

En este estudio, los autores presentan los resultados de su análisis teórico y experimental del proceso de laminación de barras bimetálicas Cu - Al en pasadas de alargamiento. Las barras originales eran barras redondas de aluminio, recubiertas con una capa de cobre. Para los ensayos teóricos se utilizó el programa informático Forge2008®, basado en el MEF. El modelo simulaba el flujo de metal durante el laminado de barras bimetálicas en pasadas ovaladas - redondas. Los resultados de los experimentos se compararon con los cálculos de elementos finitos. El análisis demostró que una selección adecuada de la forma y el tamaño de la pasada oval permite producir una distribución uniforme de la capa de cobre en los productos laminados bimetálicos.

INTRODUCCIÓN

La predicción del flujo tridimensional del metal durante el laminado de barras bimetálicas es una de las tareas más complejas a las que se enfrenta el ingeniero a la hora de diseñar un nuevo paso de laminación 1. El conocimiento de las características de la variación de forma de la palanquilla que se lamina (como el ensanchamiento y el alargamiento) no es suficiente por sí solo para realizar correctamente un diseño de pasada de rodillo y desarrollar una tecnología correcta de laminado de ranuras. La determinación teórica de los campos de velocidad locales y la unicidad del flujo de tocho laminado en todo el volumen de la ranura del rodillo, teniendo en cuenta la forma y la temperatura del tocho, la velocidad de laminación, las propiedades reológicas del metal y las condiciones de fricción en la superficie de contacto metal-rodillo, ha permitido acelerar considerablemente el desarrollo de una tecnología de laminación industrial y reducir el coste y el tiempo de las pruebas necesarias durante la puesta en marcha práctica de la fabricación de nuevos productos en un tren de laminación de ranuras.

La modelización por ordenador es la más barata de las formas posibles de análisis de procesos y, al mismo tiempo, proporciona una enorme cantidad de información imposible de adquirir por otros métodos. El objetivo de realizar simulaciones por ordenador es la verificación de las tecnologías que se están diseñando para barras de diferentes formas y de diferentes materiales en las condiciones técnicas reales de un tren de laminación, antes de su aplicación.

La aplicación de programas informáticos basados en el método de los elementos finitos para resolver tareas de teoría de la plasticidad en el marco del diseño de tecnologías de procesos de laminado de barras ranuradas permite limitar al mínimo indispensable el número de ensayos de laboratorio e industriales [2-5]. En el presente estudio, se utilizó el programa Forge2008® para el análisis del flujo plástico del metal en pasadas de estirado [6, 7].