Desarrollo de un modelo numérico y análisis de fuerzas de corte para el troquelado en alta velocidad de 22MnB5

El troquelado en alta velocidad (HSB) es un proceso de corte avanzado particularmente adecuado para aceros de alta resistencia. La simulación precisa y físicamente realista de este proceso puede ayudar a obtener una comprensión básica de los mecanismos del proceso, pero es un desafío debido a las tasas de deformación muy altas, el acoplamiento termo-mecánico requerido y la necesidad de representar las características elásticas y el comportamiento dinámico de las herramientas en el modelo numérico. La validación del modelo es un desafío adicional debido a la dificultad de acceder a los parámetros clave del proceso altamente dinámico. En este estudio, demostramos los aspectos clave del material en deformación y los componentes de la herramienta que deben tenerse en cuenta en el modelo numérico, así como la medición de variables relevantes del proceso que pueden utilizarse para construir y validar una simulación del proceso realista. Las simulaciones validadas apoyan la interpretación de los resultados experimentales con respecto a las curvas de fuerza de corte medidas para dos herramientas diferentes. Para describir el comportamiento de deformación de 22MnB5 bajo condiciones de troquelado en alta velocidad, los parámetros constitutivos del modelo de Johnson-Cook modificado se determinan mediante optimización inversa en LS-OPT para tasas de deformación de hasta 3500 s -1. Las pruebas de tracción y las pruebas de Split Hopkinson Pressure Bar proporcionaron la referencia experimental para la calibración del modelo. Para la simulación del proceso HSB subsiguiente, se construyó un modelo tridimensional LS-DYNA, considerando todos los componentes de la herramienta relevantes para la trayectoria de transmisión de carga. Todos estos componentes fueron modelados como cuerpos elásticos para tener en cuenta la compliance dinámica real del sistema, lo cual es esencial para reproducir la fuerza medida dependiente del tiempo. La buena concordancia entre los historiales de fuerza-tiempo simulados y medidos demuestra que tener en cuenta la deformación elástica de la herramienta en el modelo 3D es esencial para una predicción realista de la fuerza.