septiembre 11, 2010

Predicción de la Formación de Pliegues en un Forjado en Caliente

DEFORM TM Aplicación #101

Las partes forjadas se utilizan típicamente para aplicaciones de servicio severo o critico. Tales componentes como conexiones de alta presión, componentes de la suspensión de automóviles, partes del tren automotriz, engranes, barras, sistema de tren de aterrizaje de aviones y discos de turbinas están sujetos a una vida ardua de servicio. Las expectativas del cliente para una parte forjada incluyen resistencia, tenacidad y geometría. Estas se establecen en base a especificaciones. Adicionalmente, los requerimientos del flujo de grano y sin defectos son comunes. Los defectos del forjado pueden ser pliegues, fallas de llenado, rechupes, bandas internas de corte, grano perpendicular a una concentrador de esfuerzos y fracturas. La causa raíz de estos defectos no es siempre aparente en la etapa de diseño. De hecho, muchos de los defectos no se observan o no aparecen sino hasta después de completar las pruebas para liberar
producción. El cliente final no esta frecuentemente en la posición de aceptar defectos comunes de forjado, de modo que la función del forjador es desarrollar procesos que estén libres de estas imperfecciones, sin importar la inevitable variación del proceso. La simulación de los procesos ha probado ser una poderosa herramienta para asistir al ingeniero de forja en el diseño de procesos para las preformas y la forja.

El Proceso:

En la forja en caliente, es común formar partes múltiples en una sola placa con rebaba. El forjado de conexiones T de acero inoxidable de la serie 300 fue analizado con y sin la operación de habilitado. Sin la operación de habilitado se
observa un pliegue forjado como se muestra en la figura siguiente

Figura 1. El proceso simulado utilizando un preformado y una operación de acabado muestra un pliegue en el forjado. El área plegada es resaltada con un circulo y las flechas representan el movimiento del material justo antes del cierre del pliegue. Este defecto se observo una vez que la pieza fue fabricada.

El Análisis:

Se utilizo DEFORMTM-3D en estas simulaciones para analizar y comprender el proceso. Los resultados se correlacionaron bien con la experiencia actual en producción. Al añadir una operación de habilitado se elimino el defecto como resultado de una mejor distribución del volumen hacia la operación de preformado como se muestra. La simulación de procesos se puede utilizar para comprender la influencia de la distribución de volumen tanto en la formación de
defectos como el costo del producto. Una zona de rebaba que es ancha en una región y angosta en otra indica un diseño de preforma menos que óptimo.

La Oportunidad:

La simulación de proceso se utiliza rutinariamente para optimizar la distribución del volumen, lo que da como resultado una mejor calidad, y un menor costo del proceso sin defectos. El costo del desarrollo de los procesos tradicionales es alto. El desarrollo de un proceso puede tomar días o lo semanas de tiempo ingenieril. Construir un juego de dados a escala real y prepararlos para realizar pruebas involucra costos de miles de dólares.

Realizar las pruebas puede tomar horas e incluso días del tiempo de producción. Los costos de las pruebas pueden estimarse cuando se consideran todos los componentes. Aun peor el tiempo de entrega de las pruebas rara vez cumple con los requerimientos y expectativas de los clientes. DEFORM TM es una herramienta moderna para la simulación de procesos que es más rápida, menos costosa y provee mucha más información acerca de los procesos propuestos que las pruebas de piloto.

Figura 2. Se muestra la figura simulada con una operación de habilitado/ preformado/ acabado. No se espera un pliegue en este proceso. La práctica actual de manufactura corrobora resultado


Figura 3: Fotografía de un forjado actual. Observe otografía como la rebaba de la figura concuerda con la predicción de la simulación.


1 comentario:

abbagailjadee dijo...

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