STUDIUL DINAMIC AL SCULELOR ACTIVE DE TĂIERE FOLOSIND METODA ELEMENTULUI FINIT

STUDIUL DINAMIC AL SCULELOR ACTIVE DE TĂIERE FOLOSIND METODA ELEMENTULUI FINIT

11.1 Consideratii generale

Integrarea societãtilor românesti în contextul unei economii de piatã guvernate de legi specifice, impune sistemului decizional din aceste societãti sã fie într-o permanentã cãutare de solutii pentru cresterea vitezei de reactie 10310x2320k la stimulii pietei.

Unul din rãspunsurile verificate la problema de mai sus îl constituie adoptarea unei solutii de tip inginerie concurentã - o metodã modernã, eficientã, care eliminã, prin natura ei, operatiunile de rutinã, mari consumatoare de timp si resurse umane, specifice proiectãrii clasice, în favoarea activitãtilor direct creatoare. Aceasta se bazeazã pe integrarea designului (CAD), a analizei constructive (CAE), a analizei si simulãrii proceselor industriale si a fabricãrii SDV-isticii (CAM) într-un mediu unitar, care sã permitã coerenta transmiterii simultane a informatiei între domeniile mai sus amintite (PDM).

Problematica cea mai complexã a ingineriei concurente este înglobatã în ingineria de proces. Dacã definirea geometriei unui model este relativ usoarã, iar functionare poate fi analizatã cu putinã experientã cu ajutorul pachetelor software CAE (care eliminã interminabilele formule din Rezistenta Materialelor cu nenumãratii lor coeficienti), analiza de proces implicã atât folosirea metodei elementelor finite cât si a experientei vaste din domeniul proceselor industriale, ca sã amintim doar douã din punctele cheie.

Abordând cele mai diverse aplicatii (ambutisare, stantare, etc.), ingineria de proces presupune înlocuirea metodei traditionale iterative build-test-rebuild cu construirea unor prototipuri virtuale a cãror fabricatie este analizatã si simulatã cu ajutorul computerului.

Rezultatele obtinute la testarea virtualã sunt similare celor care s-ar obtine la testarea fizicã a unei tehnologii. Aceasta este utilizatã în industrie, ulterior etapei de analizã structuralã cu ajutorul elementelor finite, prin reprezentarea unui numãr suficient de detalii practice care sã conducã la obtinerea unor rezultate realisitice, în acest fel economisindu-se costurile si timpul alocat etapei de testare a tehnologiei propuse.

Proiectarea și monitorizarea proceselor de deformare plastică depinde de gradul de cunoaștere a caracteristicilor materialului de prelucrat, condițiile ce apar la interfața dintre sculă și semifabricat, mecanica deformării plastice, echipamentul tehnologic utilizat și condițiile impuse piesei finite. Acești factori influențează alegerea geometriei sculei și a materialului semifabricatului, precum și condițiile de deformare (viteza, temperatura dezvoltată în piesă și în scule, lubrifierea etc.). Atingerea unor performanțe ridicate și extinderea aplicabilității procedeelor de deformare plastică impun dezvoltarea continuă a cercetărilor din acest domeniu, pentru cunoașterea și stăpânirea tuturor factorilor de influență.

Îmbunătățirea înțelegerii comportării materialelor în timpul deformării plastice conduce la îmbunătățirea proiectării proceselor de deformare. Cercetările din acest domeniu s-au axat pe stăpânirea proceselor de prelucrare tehno-mecanică de obținere a proprietăților finale ale semifabricatelor și pe dezvoltarea de noi metode de determinare a deformabilității materialelor. Indicii de deformabilitate permit estimarea cantitativă a proprietăților de rezistență ale materialului și implicit a forței de deformare necesare. Tehnicile aplicate pentru determinarea acestor indici depind de metoda de deformare urmărită.

Dezvoltarea tehnicilor de simulare computerizată cum ar fi cea bazată pe metoda elementului finit conduce și ea, la stabilirea unei legături vitale între partea de proiectare a tehnologiilor și echipamentelor de lucru și partea axată pe cunoașterea comportării materialului la deformare.

În ultimii ani, s-a constatat dezvoltarea intensivă a programelor de simulare numerică în programe industriale complexe, având ca principal obiectiv, descrierea cât mai precisă a comportării termo-mecanice a materialelor în timpul procedeului de deformare plastică.

11.2. Stabilirea modelului de calcul

Pentru studiu se folosește programul Solid Works rulat pe un computer Pentium IV. Modelul poansonului creat în acest program este prezentat în fig. 11.1.

Fig.11.1

Pentru cele cinci poansoane studiate se consideră partea de sprijin a poansoanelor încastrată iar pe partea frontală în zona activă a acestora o forță uniform distribuită, determinată experimental, de mărime variabilă funcție de fiecare sculă activă în parte, astfel:

poanson OSC10 îmbunătățit nefolosit 6483 daN;

poanson OSC10 acoperit prin scântei 6574 daN;

poanson OSC10 cromat 6693 daN;

poanson 205Cr115 îmbunătățit 6771 daN;

poanson OSC10 nitrurat 6831 daN;

poanson OSC10 îmbunătățit 6949 daN.

Valorile forțelor sunt maxime și au fost determinate experimental și analitic în capitolele anterioare.

Pentru această analiză se folosesc elemente tetraedale de ordinul II.

Se lucrează in sistemul internațional de unități cu următoarele valori:

=7,85.10^-6 [kg/dm³]; E=2,15^.10⁵MPa; T=25^o[C];

Fig.11.2

Metoda de discretizare folosită este h-element, iar metoda de integrare este Kutta-Merson. Se vor pune condițiile de reazem și forțele ca în fig.11.2.

După stabilirea condițiilor de contur se va realiza o primă analiză statică sub acțiunea forțelor pe suprafața frontală.

11.2 Rezultate.Prezentarea grafică

Valorile maxime ale tensiunilor și deformațiilor se prezintă în tabelul 11.1, iar pentru fiecare caracteristică se poate realiza o imagine graficăși implicit optimizarea modelului (exeplu fig.11.3).

Fig.11.3 Poanson OSC10 îmbunătățit nefolosit

Tabelul nr.11.1