Simulación por Elementos Finitos
Un servicio de la Ventanilla Única ADIMRA (VUA)
Anticipate a los problemas mecánicos, de diseño y fabricación de productos
Estudios de comportamiento de piezas, conjuntos mecánicos y grandes deformaciones para prevenir problemas.¿Quiénes pueden acceder?
Las empresas asociadas a ADIMRA que requieran estudios de comportamiento de piezas, conjuntos mecánicos y grandes deformaciones, como procesos de forjado y conformado de manera virtual para prevenir problemas de diseño, mecánicos y de fabricación. Para esto, se realizan procesos de simulación basados en el método de elementos y volúmenes finitos en distintos procesos de conformado, tratamientos térmicos, calentamientos por inducción, modelados estructurales y CFD (Mecánica de fluido computacional). El CETEM de ADIMRA cuenta con tres softwares para simulación (FORGE, COLDFORM y SIMHEAT) para procesos de conformado en caliente, en frío y tratamientos térmicos o calentamiento por inducción. Esto permite realizar estudios de comportamiento de piezas de manera virtual para adelantarse a problemas de diseño/mecánicos y así evitar fallas futuras. Gracias a estas herramientas, y contando con personal especializado en simulación, contamos con la posibilidad de simular los siguientes procesos: Forja de matriz cerrada Forja libre Extrusión directa e inversa Forja de rodillos laminadores Forjado por Recalcadoras Forjado en frío Trenes de laminación de acero Tratamientos térmicos Calentamiento por inducción Simulación estructural La simulación estructural permite determinar la resistencia y rigidez de un elemento, así como sus posibles deformaciones y tensiones. El análisis a realizar dependerá del tipo de pieza, de la normativa que debe cumplir y el tipo de cargas a las que se someterá. En el CETEM de ADIMRA realizamos los siguientes servicios, relacionados a simulación estructural: Ensayos estáticos de piezas: Este servicio se orienta a la simulación de ensayos estáticos de esfuerzos y desplazamientos de una pieza o parte para la determinación del funcionamiento de la misma en una situación de trabajo. Ensayos estáticos de ensamblajes: Este servicio se orienta a la simulación de ensayos estáticos de esfuerzos y desplazamientos de una pieza o parte dentro de un ensamblaje, donde se puede estudiar el comportamiento mecánico del mismo en su totalidad. A partir de la simulación estructural, se pueden realizar los siguientes tipos de trabajos: Mecánicos Estático, cuasi-estático, lineal y no lineal. Dinámico, lineal o no lineal. Análisis modales. Fractura, daño y fatiga. Interacciones termo-mecánicas y fluido-estructura. Térmicos Estacionario, transitorios, lineal y no lineal. Fuentes de calor fijas o móviles. Cambios de fase. Tratamientos térmicos. Simulación en la industria del forjado En la industria del forjado, el método de simulación numérica se basa en discretizar (dividir) el volumen de la pieza a forjar en pequeños volúmenes simples, mediante un software que utiliza modelos matemáticos especialmente desarrollados para los procesos de deformación plástica. Una vez fijada la geometría de la matriz, la forma y el material al forjar, el tipo de máquina y las condiciones de borde (temperatura del material, de precalentamiento, velocidad y coeficiente de fricción) el software resuelve el problema matemático y, a través de los volúmenes elementales, se puede conocer cómo cambian las variables de salida (temperatura, contacto, etc.) de todo el volumen de la pieza. Los procesos de forja que se pueden simular son: Forja de matriz cerrada, forja libre, extrusión, forja de rodillos laminadores, recalcadoras, y forja de anillo. Los cambios de temperatura durante el proceso de forja producen en la aleación transformaciones en estado sólido. Estas transformaciones microestructurales provocan cambios sensibles en las propiedades materiales durante la evolución del proceso. Mediante la simulación, se pueden predecir y evitar defectos tales como el llenado insuficiente, los pliegues, y también optimizar la pieza de las siguientes formas: Reducir el peso del tocho inicial, manteniendo el llenado de la matriz sin defectos. Optimizar los valores de rebaba y flash para reducir esfuerzos en matrices. Optimizar la geometría de las herramientas de extrusión. Conocer los esfuerzos que requiere la pieza, para realizar una buena elección de máquina. Optimización del diseño de la matriz para reducir esfuerzos en la misma. Mejora de la productividad y vida útil de la matriz.