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Determinación y Verificación de los Parámetros del Modelo Constitutivo de Johnson-Cook en el Mecanizado de Precisión de la Aleación Ti6Al4V

Autores: Löschner, Piotr; Gupta, Munish Kumar; Niesony, Piotr; Korkmaz, Mehmet Erdi; Jamil, Muhammad

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Determinación y Verificación de los Parámetros del Modelo Constitutivo de Johnson-Cook en el Mecanizado de Precisión de la Aleación Ti6Al4V


Categoría

Tecnología de Equipos y Accesorios

Subcategoría

Diseño de equipos y herramientas

Palabras clave

Simulaciones numéricas
Proceso de corte
Comportamiento del material
Modelos de material
Modelo de Johnson-Cook
Constantes del material

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 29

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Las simulaciones numéricas del proceso de corte juegan un papel clave en la fabricación y optimización de costos. Inherente a las simulaciones de análisis de elementos finitos (FEA) está la correcta descripción del comportamiento del material durante el mecanizado. Para este propósito, se utilizan varios modelos de material para describir el comportamiento del material en el rango de alta deformación, altos valores de temperatura y altas tasas de deformación. Muy a menudo se utiliza el modelo de material Johnson-Cook (JC) para este propósito; sin embargo, la correcta determinación de las constantes del material de este modelo es un aspecto clave. Por lo tanto, este artículo presenta un procedimiento para determinar las constantes del material del modelo JC utilizando un método analítico basado en pruebas de tracción y compresión normalizadas del material para diferentes tasas de deformación en un amplio rango de temperatura. Después de determinar las constantes del material, los autores realizaron simulaciones numéricas del torneado ortogonal de la aleación de titanio Ti6Al4V utilizando las constantes obtenidas. También se llevó a cabo la validación de los resultados obtenidos con los obtenidos en estudios experimentales. Los resultados demostraron que la diferencia entre la simulación FEM y las pruebas experimentales no superó 0.02 mm (14%) en el caso del grosor de la viruta. Se obtuvieron diferencias mucho más pequeñas para la temperatura en la zona de corte, donde la diferencia máxima fue de aproximadamente 45 grados C (4%). Al comparar los componentes de la fuerza de corte, encontramos que, en el caso de la fuerza de corte principal, en la mayoría de los casos, las diferencias no superaron 70 N (8%). Después de la verificación de los resultados obtenidos, también se encontró que las constantes del material determinadas del modelo Johnson-Cook pueden ser utilizadas con éxito en la modelización FEM del proceso de corte de la aleación de titanio Ti6Al4V para el rango adoptado de valores de parámetros tecnológicos.

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