Análisis de la influencia del enfriamiento en las herramientas para conformar en frío basado en CFD Y FEM

Abstract

El proceso de conformado mediante el troquelado en frío es uno de los más empleados dentro de la industria metalmecánica actual, dado que proporciona altos volúmenes productivos, una mayor rapidez y eficiencia de los procesos de manufactura y permite alcanzar altos estándares de calidad. Se ha comprobado que el éxito de este proceso depende en gran medida del grado de precisión, resistencia y tenacidad de las herramientas, los cuales se ven afectados por el desgaste, el micro astillado, el agrietamiento y la fluctuación de las cargas. Para conferirle mayor durabilidad y fiabilidad a las herramientas es indispensable someterlas a un proceso de tratamiento térmico, cuyas propiedades finales dependen de las transformaciones de fases y en específico de las que ocurren durante el proceso de enfriamiento por su estado crítico tensional. En el presente trabajo se muestran los resultados obtenidos del estudio comparativo realizado de las formas tradicionales de enfriamiento durante el temple de las herramientas fabricadas del acero para el conformado en frío AISI D2 y una nueva propuesta de enfriamiento por el método de centrifugación. El estudio del proceso de enfriamiento se realizó por el método de elementos finitos (FEM) empleando el software Diseño Asistido por Computadora (CAD) SolidWorks 2016, mediante la realización del análisis térmico y del estudio del comportamiento dinámico del flujo a través del módulo CAD Flow Simulation, cuyo alcance nos proporciona los parámetros tecnológicos óptimos para el enfriamiento por centrifugación de las herramientas fabricadas del acero AISI D2 a diferentes temperaturas de austenización.

industry today, as it provides high production volumes, faster and more efficient manufacturing processes and allows high quality standards to be achieved. It has been proven that the success of this process depends largely on the degree of precision, resistance and toughness of the tools, which are affected by wear, micro-chipping, cracking and fluctuating loads. In order to make the tools more durable and reliable, it is essential to subject them to a heat treatment process, whose final properties depend on the phase transformations and specifically on those that occur during the cooling process due to their critical tensional state. The present work shows the results obtained from the comparative study of the traditional forms of cooling during the hardening of tools made of AISI D2 cold forming steel and a new proposal for cooling by the centrifugation method. The study of the cooling process was carried out by the finite element method (FEM) using the software Computer Aided Design (CAD) SolidWorks 2016, by means of the thermal analysis and the study of the dynamic behavior of the flow through the CAD Flow Simulations module, whose scope provides us with the optimum technological parameters for the cooling by centrifugation of the tools manufactured from AISI D2 steel at different austenization temperatures.