Estudio mediante EF de las Constantes de Johnson en Extrusión en Frío

Abstract

Este trabajo tiene por objeto comprobar la generalidad del valor de las constantes de Johnson y la expresión propuesta para el cálculo de la deformación real, que a menudo se encuentran en la literatura. No hay justificación alguna cuando se dan estos valores y la expresión, y es la razón por la que se ha llevado a cabo el análisis de dichas constantes. Para ello, se plantea el problema de extrusión directa sin rozamiento (y sin problema térmico) de una preforma de sección circular, con sección de salida también circular. En primer lugar, se ha realizado un planteamiento teórico del problema en el que se detallan las características del mismo, para así establecer la base del problema que se va a estudiar. Así mismo, se ha justificado la necesidad del estudio, presentando en qué parte del problema aparecen las constantes de Johnson y la deformación real. Por otro lado, para la resolución numérica del problema mediante EF, se ha usado DEFORM-F2, mediante el cual se ha obtenido la fuerza de extrusión, que es la que nos permite hallar la deformación real y a partir de ella el valor de las constantes. Así mismo, se ha estudiado la relación entre las constantes que definen el material y dichas contantes de Johnson. El problema se ha realizado para matrices de extrusión rectas, y también para matrices con un cierto ángulo, con el objetivo de ver la influencia del ángulo de la matriz en los resultados. Dichos resultados se ajustan bastante a lo propuesto en la literatura para matrices de extrusión con ángulo recto, mientras que si el ángulo de la matriz entra en juego, los resultados no son tan prometedores.

The object of this project is to verify the generality of the Johnson paramenters and the proposed expression for the calculation of real deformation, which are often found in the literature. There is no justification when these parameters and the expression are given, and it is the reason why the analysis of these constants has been carried out. For this, a problem of direct extrusion without friction (and without the thermal problem), of a preform with a circular section, with an outlet section that is also circular, is posed. At first, a theoretical approach to the problem has been carried out, detailing its characteristics, in order to establish the basis of the problem to be studied. The need for the study has been justified, presenting in which part of the problem the Johnson parameters and the real deformation appear. On the other hand, for numerical resolution of the problem using FE, DEFORM-F2 has been used, through which the extrusion force has been obtained, which is what allows us to find the real deformation, and finally, the value of the constants. In addition, the relationship between the parametersthat define the material and those constants has been studied. The problem has been carried out for extrusion die without angle, and also for dies with a certain angle, in order to see the influence of the die angle on the results. These results are quite consistent with what is proposed in the literature when the angle is not considered, while when the die angle takes part in the process, the results are not so promising.