Numerical analysis of integrated forming process of diagonal rolling and piercing of flange nuts

Análisis numérico del proceso de conformado integrado de laminado diagonal y perforación de tuercas de brida

En este trabajo, se utiliza el software Simufact FE para establecer un modelo de simulación de tres rodillos diagonales de perforación de rodillos integrados formando bridas de tuerca, elaborar su principio de proceso, analizar su proceso de formación a través de la simulación numérica. Se investigan la ley de cambio de carga, la distribución de la deformación plástica equivalente y la uniformidad del grosor de la pared durante el proceso de perforación y el proceso de reducción del diámetro, y se verifica la viabilidad de este proceso de conformado para la fabricación de piezas brutas de tuercas de brida.

INTRODUCCIÓN

Como uno de los componentes básicos de los elementos de fijación, las tuercas se utilizan en las industrias del automóvil, la aviación y el ferrocarril con las ventajas de una amplia gama de productos y un fácil desmontaje. En comparación con las tuercas hexagonales, las tuercas con brida tienen un proceso de producción más sencillo y mejores resultados de conformado debido a su estructura especial de cara de brida. En la actualidad, el proceso de fabricación de las tuercas con brida se basa principalmente en la estampación, la soldadura por forja y el conformado por estampación en frío. En el conformado mediante los procesos anteriores suelen producirse los siguientes problemas: alta tasa de desechos, planitud deficiente, defectos de plegado en el orificio interior [1]. Con el aumento de la demanda de tuercas con brida de gran diámetro de tamaño no estándar por parte de las empresas, los problemas que deben abordarse para este tipo de tuercas con brida son los procesos de fabricación innovadores, la mejora de la calidad del conformado de la cara de la brida y la mejora de la utilización del material.

Como proceso de conformado casi neto, el laminado diagonal de tres rodillos se utiliza ampliamente en el conformado de piezas giratorias debido a su alta eficiencia, ahorro de energía y aprovechamiento del material. Para el laminado oblicuo y el proceso de perforación, Wang et al. [2]realizaron un estudio experimental y de simulación numérica sobre el laminado oblicuo de tres rodillos de perforación de tochos de tubería para derivar las causas del fallo del anillo de cola y del cojinete en el conformado. Ding X.F. [3] y Zhu H.Z. [4] estudiaron numéricamente el proceso de laminado oblicuo de tres rodillos y el proceso de perforación para tubos de acero sin soldadura de aleaciones de magnesio y titanio, respectivamente, y obtuvieron parámetros de proceso razonables para conformar tubos de acero sin soldadura de aleaciones de magnesio y titanio mediante laminado oblicuo. En el proceso de reducción por laminación diagonal, Pater [5]confirmó la aplicabilidad de esta técnica para la producción de ejes huecos mediante simulaciones numéricas.

Zhang et al. [6] realizaron un estudio experimental y de simulación numérica de un eje hueco laminado oblicuamente con tres rodillos y verificaron que el proceso de laminado oblicuo con tres rodillos puede reducir el diámetro del eje hueco equidistante.