Trefilado

Ingeniare. Revista chilena de ingeniería, vol. 16 Nº 1, 2008, pp. 188-194

SIMULACIÓN EXPERIMENTAL Y NUMÉRICA DE UN PROCESO DE TREFILADO HÚMEDO DE UN ALAMBRE DE ACERO AL CARBONO EXPERIMENTAL AND NUMERICAL SIMULATION OF THE DAMP WIRE DRAWING PROCESS OF A CARBON STEEL
Ennio L. Rojas1 Diego J. Celentano2 Alfredo A. Artigas3 Alberto G. Monsalve3

Recibido el 21 de marzo de 2006, aceptado el 5 denoviembre de 2007 Received: March 21, 2006 Accepted: November 15, 2007 RESUMEN En este trabajo se presenta un análisis experimental y numérico para la descripción del comportamiento mecánico de un alambre de acero al carbono durante un proceso industrial de tre lado húmedo. En primer lugar, se hizo una campaña experimental de mediciones de fuerza de tre lado de las doce reducciones presentes enel proceso. En segundo lugar, se llevaron a cabo ensayos de tracción con objeto de caracterizar el comportamiento mecánico del material en cada etapa de reducción. En estos ensayos se obtuvieron curvas de tensión-deformación que, en conjunto a las respuestas calculadas a partir de la simulación de los ensayos, permitieron derivar la evolución de los parámetros elásticos y plásticos característicosdel material a medida que se reduce su diámetro. De dicha evolución se constató el gran endurecimiento que experimenta el material durante el proceso, el que, a su vez, condiciona fuertemente su tre labilidad. Las simulaciones se realizaron por medio de un modelo elastoplástico de grandes deformaciones implementado en un programa de cálculo preexistente, basado en el método de elementos nitos,denominado VULCAN. Luego, los parámetros del material obtenidos en los ensayos de tracción fueron considerados en la simulación del proceso de deformación que ocurre durante el paso del alambre a través de los dados. Los resultados de la simulación se consideran aceptables y representativos del comportamiento del alambre en el proceso. Palabras clave: Tre lado de alambres, caracterizaciónexperimental, modelación elastoplástica, simulación numérica. ABSTRACT This paper presents an experimental and numerical analysis for the description of the mechanical behaviour of a carbon steel wire during an industrial process of damp drawing. Firstly, an experimental procedure aimed at measuring wire drawing forces in the twelve reductions present in the process was performed. Secondly, tensile testswere carried out in order to characterize the mechanical behavior of the material for each reduction step. The resulting stress-strain curves together with the computed responses obtained from the simulation of such tests allowed to derive the evolution of the representative elastic and plastic material parameters. This parameter evolution clearly re ected the relevant amount of hardening experiencedby the material which, in turn, imposes restrictions over the drawing operation. The numerical simulations were conducted via a large strain elasto-plasticity model implemented in an existing nite element-based code called VULCAN. The material parameters obtained in the tensile tests were considered as data for the modeling of the entire wire drawing sequences. The computed results are consideredas reasonable and representative of the material response during the deforming process. Keywords: Wire drawing, experimental characterization, elasto-plastic modeling, numerical simulation. INTRODUCCIÓN El proceso de tre lado de un alambre de sección circular consiste en reducir de forma simétrica la sección del mismo al hacerlo pasar, mediante una fuerza de tiro, a través de una hilera o seriede hileras (también denominadas matrices o dados [1]).

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Departamento de Ingeniería Mecánica. Universidad de La Serena. Benavente 980. La Serena, Chile. Departamento de Ingeniería Mecánica y Metalúrgica. Ponti cia Universidad Católica de Chile. Av. V. Mackenna 4860. Santiago, Chile. E-mail: dcelentano@ing.puc.cl Departamento de Ingeniería Metalúrgica. Universidad de Santiago de Chile....