FEM analysis of hollow hub forming in rolling extrusion process

Análisis FEM del conformado de cubos huecos en el proceso de extrusión por laminación

En este artículo se presentan los resultados de los cálculos numéricos del proceso de extrusión por laminación de un cubo hueco. Dado que se requiere la fabricación de bridas a ambos lados del producto, en el proceso analizado de extrusión por laminación se implementó un parachoques trasero como herramienta adicional que limita el flujo axial del metal. Los cálculos numéricos del proceso de conformado del buje se realizaron basándose en el método de los elementos finitos, aplicando el software Deform3D y Simufact en condiciones de estado de deformación tridimensional. Los resultados satisfactorios obtenidos muestran que es posible llevar a cabo los trabajos de investigación posteriores de carácter experimental, con la aplicación de un agregado modernizado para el proceso de extrusión por laminación PO-2.

INTRODUCCIÓN

Se ha propuesto un método de extrusión por laminación como nuevo método de procesos de conformado de metales. El esquema de este método se muestra en la figura 1. El proceso de extrusión por laminación se basa en el conformado de material de tocho de sección circular (lleno o hueco) mediante herramientas giratorias, y en su desplazamiento por el movimiento plano del empujador. Durante el contacto del material y las herramientas, el material gira alrededor de su propio eje y su superficie externa sufre una compresión rotativa. Es posible ajustar el diámetro del producto mediante la separación de los rodillos formadores. La aplicación de la tecnología de extrusión por laminación no está relacionada, en el supuesto, con la limitación de la longitud del producto y permite cualquier ajuste del ciclo de conformado, en el ámbito de la coincidencia del movimiento de rotación de los rodillos y el movimiento lineal de un empujador que desplaza el material conformado. Los trabajos de investigación sobre los procesos de conformado rotativo de metales se realizaron en condiciones de laboratorio [1]. Estos trabajos muestran que para el conformado de productos con agujeros es especialmente favorable el uso de al menos tres herramientas de trabajo. La ventaja de tal solución es una distribución unificada de tensiones y deformaciones en el producto, debido a lo cual se obtienen menores desviaciones de medida de los elementos fabricados.

Los beneficios económicos, aparte del ahorro de material, también se obtienen principalmente por la limitación del mecanizado en todo el ciclo de trabajo.

Una posibilidad alternativa de ampliación del ámbito de aplicación de la tecnología de conformación de metales en series más cortas de productos axi-simétricos escalonados de tipo articulaciones, ejes y árboles puede ser el método de laminación - extrusión. Las posibilidades adicionales las proporciona un tope trasero o un mandril, posicionando el tocho en el espacio de trabajo y limitando el flujo axial del material o formando agujeros circulares o con forma dentro de los materiales conformados.