Simulation and forming mechanism analysis of multi-pass spinning process of deep cylinder parts

Simulación y análisis del mecanismo de conformado del proceso de hilatura multipaso de piezas cilíndricas profundas

En este trabajo se estudia el mecanismo de conformado de una pieza cilíndrica profunda de aleación de aluminio 3103 bajo diez pasadas de hilatura. El proceso de conformado de cada paso se simula mediante el método de elementos finitos. Se analizan en detalle las características de distribución del campo de tensiones equivalentes y del campo de deformaciones en el conformado. Se obtiene la influencia de la relación de avance en la fuerza de hilatura. Mediante la medición del grosor y la circularidad de la pieza cilíndrica profunda de conformado final, se obtiene el efecto de conformado final de la hilatura multipaso.

INTRODUCCIÓN

La hilatura, como tipo de tecnología de procesamiento de plásticos, integra las características de la extrusión, la embutición profunda, el doblado, el anillado, el laminado transversal y el laminado [1]. Puede producir fácilmente una gran variedad de piezas de cuerpo giratorio simétricas y sin costuras. Por lo tanto, existe una amplia demanda en muchas industrias.

La fabricación de piezas cilíndricas profundas adopta generalmente la tecnología de hilatura multipaso. Li et al. [2] estudiaron mediante experimentos la influencia de los parámetros de los procesos de embutición e hilatura en el espesor de pared de la pieza, el diámetro exterior y el rendimiento de conformado. Wang et al. [3] analizaron la influencia de los parámetros del proceso, como la velocidad de adelgazamiento de la pasada, la relación de avance, el ángulo de conformado del rodillo de hilatura y el radio de filete del rodillo de hilatura interior, en la redondez, la rectitud y la diferencia de espesor de pared de las piezas cilíndricas de hilatura de pared delgada mediante el método de los elementos finitos. Du et al. [4] obtuvieron la ley de influencia de la relación de avance del rodillo de hilatura, el radio de filete del rodillo de hilatura y el valor de holgura relativa entre el rodillo de hilatura y la matriz de núcleo sobre la uniformidad, rectitud y redondez de la distribución del espesor de pared de las piezas de hilatura. Zeng et al. [5] descubrieron que el espesor de pared más uniforme de las piezas de hilatura se obtenía cuando se utilizaban arcos convexos y cóncavos para alimentar hacia delante y hacia atrás la pista del rodillo de hilatura sin propulsión de la matriz de pegado.

Basándose en las investigaciones anteriores, en este trabajo se estudian los cambios de tensión y deformación y la calidad de conformado final de las piezas de cilindro profundo.

FE DE HILATURA DE PIEZAS CILÍNDRICAS PROFUNDAS

En este trabajo se utiliza la aleación de aluminio 3103 para la simulación de la hilatura. La figura 1 muestra la pieza cilíndrica formada por el blanco. El espesor de pared de la parte inferior es de 3,5 mm, y el espesor de pared de la parte cilíndrica recta es de 1,8 mm.