Numerical analysis of the skew rolling process for main shafts

Análisis numérico del proceso de laminado oblicuo de ejes principales

En este artículo se analiza una nueva técnica de laminado oblicuo con tres rodillos cónicos y su aplicación a la producción de ejes principales largos de acero que se utilizan en camiones ligeros. En primer lugar, se describe el diseño de esta técnica de conformado. A continuación, el artículo destaca la universalidad de este proceso, ya que la técnica de laminado oblicuo permite conformar diversos productos utilizando un solo juego de rodillos. Los resultados numéricos presentados (cambio de forma de la pieza durante el laminado, mapas de deformaciones y temperaturas efectivas, así como cargas y pares) confirman que la técnica analizada es adecuada para producir ejes largos.

INTRODUCCIÓN

Los ejes y árboles escalonados se utilizan ampliamente en las industrias de construcción de maquinaria, automoción y ferrocarril. En la actualidad, estas piezas se fabrican principalmente mediante métodos de conformado de metales como la forja en estampa, la forja rotativa, la extrusión y el laminado en cuña cruzada [1, 2].

De estos métodos de conformado, merece especial atención el laminado en cuña cruzada (CWR). Debido a sus numerosas ventajas (alto rendimiento, consumo de material relativamente bajo, respeto al medio ambiente), este proceso es cada vez más popular [2, 3]. Sin embargo, este método también presenta algunas deficiencias, por ejemplo, es difícil conformar piezas largas mediante CWR. Para ello, es necesario aumentar considerablemente la longitud de las herramientas (cuñas) para conformar las piezas, lo que significa que también aumentan las dimensiones totales del tren de laminación y se alarga la duración del proceso de producción. Teniendo en cuenta lo anterior, se ha desarrollado un método de laminación con múltiples cuñas para aumentar la eficacia de la CWR para piezas largas. Con este método, una pieza se forma con varios pares de cuñas al mismo tiempo [4-7]. A pesar de ello, la reducción de la longitud de la herramienta en la CWR tiene las siguientes consecuencias: en primer lugar, las herramientas tienen una forma más compleja (las cuñas laterales deben diseñarse para permitir el alargamiento de la pieza por las cuñas centrales) y, en segundo lugar, las cargas y los pares son considerablemente mayores y a menudo superan los rangos aceptables para la maquinaria utilizada en entornos industriales. Por lo tanto, se siguen investigando nuevos métodos eficaces para conformar ejes y árboles largos.

El presente artículo trata de la técnica de laminado oblicuo mediante tres rodillos cónicos. Parece que este método de conformado puede utilizarse eficazmente para producir piezas axisimétricas largas.