Study on the variation law of temperature field in three-roll skew rolling of variable diameter specimen

Estudio de la ley de variación del campo de temperatura en el laminado oblicuo de tres rodillos de una probeta de diámetro variable

Este trabajo toma como objeto de investigación la muestra simplificada de sección de diámetro variable de eje hueco de tren de alta velocidad, utiliza el software de simulación Simufact.Forming para la simulación, analiza la sección de diámetro variable interior de la pieza rodante, la sección de igual diámetro, la sección de diámetro variable exterior de tres etapas en el proceso de conformado de las características y variación de la distribución del campo de temperatura, y discute las causas de la variación del campo de temperatura.

INTRODUCCIÓN

El desarrollo de los trenes de alta velocidad en China está en auge, y el eje hueco es el componente clave de los trenes de alta velocidad. En la actualidad, el principal proceso de conformado en China y en el extranjero es la forja de precisión, que presenta las desventajas de su elevado coste, bajo índice de utilización del material, complejo proceso de conformado y elevada dificultad técnica para producir ejes de alta velocidad. China ha intentado producir ejes mediante laminado de cuña cruzada, que es difícil de implementar debido a las deficiencias del gran volumen del equipo y la escasa versatilidad del molde. El proceso de laminado oblicuo de tres rodillos con separación variable entre rodillos puede garantizar la eficiencia de la producción manteniendo la gran versatilidad del molde. Al mismo tiempo, debido a las características del proceso de carga local, puede ahorrar espacio de equipo y realizar la automatización de la producción fácilmente. Además, el campo de temperatura tiene un impacto crucial en las propiedades mecánicas, la precisión dimensional y la estabilidad del proceso de laminación. Por lo tanto, es necesario estudiar las características de distribución del campo de temperatura y la ley de variación.

En 2014, el profesor Zbigniew Pater, de la Universidad Tecnológica de Lublin (Polonia), utilizó de forma innovadora el dispositivo de paso de rodillo variable para que el proceso de laminado oblicuo de tres rodillos produjera piezas de eje de sección transversal variable, y llegó a la conclusión de que el laminado oblicuo de tres rodillos puede utilizarse para producir piezas de eje largas [1]. En 2020, el equipo de Pater intentó además la simulación del laminado en cuña transversal de tres rodillos, analizó y comparó el campo de temperatura, el campo de tensión y deformación y los parámetros de la fuerza de laminado [2,3]. Xu Chang, de la Universidad de Ningbo, llevó a cabo la simulación por elementos finitos (FES) del eje hueco del tren de alta velocidad con laminado en cuña transversal de tres rodillos y se verificó la viabilidad mediante experimentos preliminares con el laminador en cuña transversal de tres rodillos existente [4,5].

En resumen, existen pocos estudios sobre la ley de variación del campo de temperatura en la sección de deformación de la laminación oblicua de tres rodillos en la actualidad, y no hay un análisis detallado de los cambios en cada etapa.