3D finite elements method (FEM) Analysis of basic process parameters in rotary piercing mill

Método de elementos finitos (MEF) en 3D Análisis de los parámetros básicos del proceso en el molino perforador rotatorio

En este artículo se presenta el análisis FEM 3D de los parámetros del proceso y su influencia en el molino de perforación rotatorio. El análisis FEM del proceso de perforación rotativa se realizó en condiciones de estado de deformación 3D teniendo en cuenta los fenómenos térmicos. Los cálculos se realizaron aplicando diferentes ángulos de inclinación de los rodillos y diferentes diseños de tapones. En el resultado, se caracterizó la progresión de las formas, la temperatura y las distribuciones de tensión y deformación. Los resultados numéricos de los cálculos se compararon con los resultados de las pruebas realizadas con acero 100Cr6. Las comparaciones de las pruebas numéricas y experimentales confirman la buena concordancia entre los resultados obtenidos.

INTRODUCCIÓN

El laminado oblicuo es una de las tecnologías básicas para la fabricación de tubos de pared gruesa. En este proceso se utilizan dos o tres rodillos de trabajo. En el caso de laminación con dos rodillos, para apoyar el tubo conformado en el eje de laminación, se aplican dos dispositivos de guiado (dispositivos de guiado de rodillos de tipo Mannesmann, dispositivos de guiado de rodillos de tipo Stiefel o dispositivos de guiado de discos de tipo Diescher). Entre los métodos de laminado mencionados, el laminado mediante dos rodillos con dos dispositivos de guiado de tipo Diescher se considera el mejor debido a la estabilidad del conformado y la precisión del producto obtenido. Desde principios de la década de 1970 se han puesto en marcha en todo el mundo varias líneas de producción basadas en laminadores con dispositivos de guiado de tipo Diescher. En la mayoría de estos laminadores se utilizan rodillos en forma de tonel [1]. Con el desarrollo de la informática y el software, aparecieron nuevos modelos numéricos de los procesos de perforación en los trenes de laminación oblicua. Estos nuevos modelos se basan en el método de los elementos finitos (MEF) y al principio eran modelos 2D [2].

En los últimos años, Pietish y Thieren [3], Ceretti at al. [4] y Komori [5] han intentado simular el proceso en cuestión en condiciones de estado de deformación tridimensional.

Sin embargo, los modelos elaborados por estos autores presentaban muchas simplificaciones relativas principalmente a: la omisión de los fenómenos térmicos durante el proceso de conformado [3-5], el análisis únicamente de la fase estable de la perforación [5] o a su inicio (antes de que el metal entre en contacto con el tapón) [3, 4]. Por ello, los autores decidieron modelizar todo el proceso de perforación en un tren de laminación en cruz, teniendo en cuenta al mismo tiempo los fenómenos térmicos.