Tecnologia em Metalurgia, Materiais e Mineração
https://tecnologiammm.com.br/article/doi/10.4322/2176-1523.0950
Tecnologia em Metalurgia, Materiais e Mineração
Artigo Original

COMPORTAMENTO DE EIXO VAZADO DURANTE O FORJAMENTO EM MATRIZ ABERTA ATRAVÉS DA SIMULAÇÃO NUMÉRICA E ATRAVÉS DE EXPERIMENTO FÍSICO F

HOLLOW SHAFT BEHAVIOR DURING THE FORGING IN OPEN DIE THROUGH NUMERICAL SIMULATION AND THROUGH PHYSICAL EXPERIMENT

Corrêa, Fábio Junkes; Schaeffer, Lírio

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Resumo

Forjamento em matriz aberta é um processo de forjamento largamente empregado para produção de eixos de grande porte como, por exemplo, eixo de transmissão para os aero geradores. Visando a redução de peso, busca-se produzir um eixo vazado que atenda as mesmas condições de trabalho de um eixo maciço. Durante o forjamento de eixos de grande porte, o eixo sofre compressões sucessivas gerando um campo de tensões que, através da simulação numérica, evidenciam-se as diferenças na distribuição de tensões ao longo da seção. Analisou-se o forjamento em matriz aberta de um tarugo cilíndrico vazado com o intuito de produzir um eixo vazado através de simulações computacionais pelo Método dos Elementos Finitos e, com base de experimentos físicos, constataram-se a validade da simulação numérica. Realizaram-se simulações baseado no FEM, utilizando o software Simufact.Forming 12.0, obtendo-se valores de distribuição de tensões e deformações. Observou-se que as regiões que apresentaram maiores concentrações de deformações equivalentes coincidiram com as regiões que apresentaram maiores concentrações de tensões na direção z encontradas nos resultados da simulação numérica, seguindo a tendência esperada. Através de experimentos físicos foi constatado que os valores das forças para cada recalque apresentado pelo software de simulação numérica ficaram bem próximos da realidade, validando a empregabilidade do uso da simulação numérica.

Palavras-chave

Forjamento em matriz aberta, Método dos elementos finitos, Experimento físico.

Abstract

Open die forging is a forging process widely used for the production of large size axes as, for example, drive shaft for wind turbine. In order to reduce weight, it seeks to produce a hollow shaft that meets the same working conditions of a solid shaft. During the forging of large size shaft, the part undergoes successive compressions generating a field stress that show the differences in stress distribution throughout section through numerical simulation. It analyzed the open die forging of a hollow cylindrical billet in order to produce a hollow shaft through computer simulation by the finite element method and by physical experiments verified the validity of the numerical simulation. Simulations were performed based on FEM, using the software Simufact.Forming 12.0, getting the stress and strain distribution values. It observed that the regions that showed greater concentrations equivalent strain coincided with the regions that showed greater stress concentrations in the z direction found in the numerical simulation results following the expected trend. Through physical experiments it was verified that the values of forces for each upset presented by numerical simulation software were very close to reality, validating the employability of the use of numerical simulation.

Keywords

Open die forging, Finite element method, Physical experiment.

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