Simulação numérica por elementos finitos da maquinagem de aços para moldes

Abstract

O presente trabalho, contempla a simulação numérica por elementos finitos da maquinagem de três tipos de aços para moldes, nomeadamente AISI 1045, AISI D2 e AISI H13, e, no caso do aço AISI 1045, posterior validação das previsões a partir de dados obtidos por meio experimental, disponibilizados na literatura. Foram escolhidos estes aços por serem bastante utilizados na indústria dos moldes, uma área com uma enorme importância na produção industrial dos tempos atuais. A maquinabilidade destas ligas foi estudada através das forças e temperaturas de corte, taxa de compressão da apara, potência de corte e deformação angular, recorrendo a resultados numéricos obtidos por FEM. Foram realizados ensaios de corte ortogonal em 2D e, relativamente ao software utilizado, o AdvantEdge® é uma ferramenta bastante vantajosa na previsão do comportamento destas variáveis durante o processo de corte. Posteriormente à recolha dos dados numéricos, estes foram tratados, analisados e comparados com a literatura. Para o efeito, recorreu-se à análise gráfica, mapas de distribuição de temperaturas e técnicas de medição do software. Na parte da validação dos resultados numéricos, obtivera-se valores bastante satisfatórios no que diz respeito à aproximação aos resultados experimentais consultados na literatura. Os aços foram ainda comparados entre si, com a finalidade de conhecer qual dos aços apresentou uma melhor maquinabilidade.

The present dissertation comprises the numerical simulation by finite elemento analysis of the machining process of three steels for molds, namely AISI 1045, AISI D2 and AISI H13, and in the particular case of the AISI 1045 steel, the results were compared with experimental machining trials reported in the literature. These steels were chosen due to their widely use in the mold industry, na área with enormous importance in industrial production nowadays. The machinability of these alloys was studied through the cutting forces, temperatures and power, ship compression ratio and angular deformation, using numerical data obtained by FEM. 2D orthogonal cutting tests were performed and, regarding the software used, the AdvantEdge® is a very usefull tool in behavior prediction of those variables during the cutting process. After the numerical data was rewarded, it was treated, analysed and compared with the literature. For this purpose, graphic analysis, temperature distribution maps and measurement software techniques were used. In the numerical results validation topic, very satisfactory values has been obtained related to the approximation to the experimental results consulted in the literature. The steels were also compared with each other, with the purpose of knowing which one of them presented a better machinability.