Numerical analysis of forging a connector for light vehicles from cast magnesium alloy preforms

Análisis numérico de la forja de un conector para vehículos ligeros a partir de preformas de aleación de magnesio fundidas

El artículo presenta los resultados del análisis numérico del nuevo proceso de forja del conector a partir de preformas de fundición en prensa hidráulica. La aleación de alta resistencia ZK60 (perteneciente al grupo Mg-Zn-Zr de aleaciones de Mg) fue seleccionada para las pruebas numéricas. Actualmente, esta pieza en la industria se produce mediante forja en varias etapas que consisten en operaciones: doblado, preformado y acabado. El uso de la preforma de fundición permitiría forjar este componente en una sola operación. Sin embargo, la obtención de propiedades mecánicas específicas requiere inducir un cierto nivel de deformación en la pieza forjada. Por lo tanto, el diseño de la preforma, su forma y volumen, es de vital importancia. En el trabajo que se presenta en este artículo, se diseñaron preformas de diferentes formas y se evaluaron mediante análisis por el método de los elementos finitos (MEF).

INTRODUCCIÓN

El objetivo de este trabajo ha sido diseñar una nueva tecnología de forja para piezas forjadas de conectores a partir de preformas de fundición de aleación de magnesio ZK60. La figura 1 muestra el conector seleccionado para el estudio y el conformado diseñado para el mismo.

La tecnología de forja actual para este conector utiliza tocho cilíndrico y consta de tres operaciones: doblado, preformado y acabado. Las formas conformadas en las operaciones mencionadas se muestran en la figura 2. El proceso utilizado ya es largo y consume mucho material. A veces no es posible obtener el producto correcto con este método a partir de aleaciones de magnesio difíciles de deformar. Este es especialmente el caso cuando se deforman en varias etapas a partir de tochos procesados plásticamente.

El uso de una preforma fundida permitiría forjar estos conectores en una sola operación. Sin embargo, la obtención de determinadas propiedades mecánicas requiere inducir un cierto nivel de deformación dentro de la pieza forjada. Por esta razón, la geometría de la preforma es de gran importancia, en particular su forma y volumen, que también deben tenerse en cuenta para minimizar el consumo de material. En el proceso de forja actual, el volumen de la pieza forjada representa el 62,1 % y los residuos el 37,9 % del material de la palanquilla. La tabla 1 presenta un resumen del volumen de consumo de material para la tecnología actual.

Este artículo describe el trabajo realizado para determinar la forma y el tamaño de la preforma que se utilizará en las pruebas de forja de validación de la nueva tecnología de forja propuesta. Los diseños de preforma considerados se verificaron a partir de simulaciones numéricas del proceso supuesto mediante el método de los elementos finitos.