Experimental study of rotary compression for hollow parts

Estudio experimental de la compresión rotativa para piezas huecas

El artículo describe la compresión rotativa, un nuevo método para fabricar piezas huecas. En primer lugar, se describe un prototipo de máquina para este proceso. La máquina se diseñó y construyó en la Universidad Politécnica de Lublin. A continuación, se presentan algunos resultados experimentales de la compresión rotativa de piezas huecas trabajadas en caliente de acero C45. La discusión de los resultados se centra en el efecto de los parámetros cinemáticos en este proceso de conformado.

INTRODUCCIÓN

Es una tendencia común en el diseño de máquinas sustituir las piezas sólidas por sus homólogas huecas. Como resultado, las máquinas y dispositivos tienen una masa menor, al tiempo que se conservan sus propiedades operativas. Este hecho es de vital importancia sobre todo para las industrias automovilística y aeroespacial, ya que la reducción de la masa de vehículos y aeronaves implica un menor consumo de combustible y, por tanto, una reducción de las emisiones.

Las piezas huecas se fabrican principalmente a partir de productos semiacabados obtenidos por métodos de conformado de metales, ya que los productos semiacabados así producidos presentan buenas propiedades mecánicas, lo que resulta -entre otras cosas- del hecho de que se conserva la continuidad de sus fibras. Estos métodos de conformado metálico incluyen el trefilado, el hilado, la forja rotativa, el hidroconformado, la extrusión en frío (a menudo combinada con perforación profunda) y el laminado en cuña cruzada [1-6]. Numerosos centros de investigación han estado trabajando en el desarrollo de nuevos métodos para producir piezas huecas. Uno de estos nuevos métodos es la compresión rotativa diseñada en la Universidad Tecnológica de Lublin. En el presente estudio se describe este método.

DISEÑO DE LA COMPRESIÓN ROTATIVA

En la compresión rotativa (figura 1), la pieza de trabajo (tubo o manguito) se reduce mediante tres herramientas (rodillos) que giran y al mismo tiempo realizan un movimiento de traslación (lineal) hacia el eje de la pieza de trabajo. Las herramientas son rodillos escalonados y sus contornos corresponden a la geometría de la pieza. Debido a la acción de las herramientas, el diámetro exterior de los pasos sucesivos de la pieza se reduce, mientras que el grosor de la pared del tocho aumenta. Este efecto es beneficioso por razones de resistencia y, a menudo, de construcción. En comparación con las técnicas actuales de producción de piezas huecas, la compresión rotativa ofrece numerosas ventajas, como la mejora de las propiedades mecánicas de las piezas, un mayor rendimiento de producción, menores costes de implementación y producción, reducción del consumo de material y de los costes de mano de obra; por no mencionar el hecho de que el proceso es relativamente fácil de ejecutar y puede mecanizarse y automatizarse [7, 8].