A thermomechanical analysis of the multi-wedge helical rolling (MWHR) process for producing balls

Análisis termo-mecánico del proceso de laminación helicoidal con múltiples bordes (MWHR) para la producción de bolas

Este artículo presenta los resultados de un análisis numérico del proceso de laminación helicoidal para producir bolas de 30 mm de diámetro utilizando herramientas helicoidales de varios filos. La modelización numérica se realizó por el método de los elementos finitos (MEF) utilizando el software comercial de simulación Simufact Forming v. 12. La modelización se realizó en un estado de deformación tridimensional e incluyó un análisis térmico completo. La modelización se realizó en un estado de deformación tridimensional e incluyó un análisis térmico completo. Como resultado, se determinaron los cambios en la forma de la pieza, así como las distribuciones de las deformaciones, la temperatura, los daños, las cargas y el par. Los resultados numéricos confirman que es posible fabricar bolas mediante laminado helicoidal con varios filos.

INTRODUCCIÓN

Debido a la enorme demanda de bolas utilizadas en rodamientos y molinos de bolas para la molienda de materias primas, se ha emprendido una amplia investigación para desarrollar nuevos métodos de producción eficientes. Los trabajos de investigación se centran en las formas de reducir los costes de fabricación y mejorar la calidad del producto. En la actualidad, las bolas se fabrican mediante técnicas como el mecanizado, la fundición, la forja en coquilla, la laminación en cruz y la laminación helicoidal [1-4]. De los métodos mencionados, el laminado helicoidal es uno de los métodos de conformado más eficaces y, por tanto, merece especial atención. La laminación helicoidal es un proceso continuo, lo que significa que las herramientas no tienen que detenerse para colocar el tocho en la máquina o para retirar los productos. Además, esta técnica está exenta de la marcha en vacío de la máquina que se produce en otros métodos de conformado. El laminado helicoidal es un método muy eficaz y ofrece otras ventajas, como pequeñas pérdidas de material, alta precisión de las piezas producidas, orientación favorable de las fibras y relativa facilidad de automatización. Por consiguiente, desde una perspectiva industrial, el laminado helicoidal es un método muy atractivo para producir bolas.

La investigación sobre el laminado helicoidal llevada a cabo en la Universidad Tecnológica de Lublin condujo al desarrollo de un proceso innovador para producir bolas utilizando herramientas en forma de cuñas enrolladas helicoidalmente en las caras del rodillo [5,6]. En comparación con la técnica estándar de laminado helicoidal, en la que las pasadas de los rodillos están separadas por bridas de anchura y altura gradualmente crecientes, esta solución innovadora permite reducir significativamente las cargas y el par en el proceso de laminado, siendo al mismo tiempo muy eficiente. Al parecer, esta eficiencia puede ser incluso varias veces mayor si se utilizan herramientas de varios rebordes.