Procedimiento de Optimización y Cadena de Herramientas para la Geometría Dinámica de Rodillos
Autores: Tiainen, Tuomas; Laine, Sampo; Viitala, Raine
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Procedimiento de Optimización y Cadena de Herramientas para la Geometría Dinámica de Rodillos
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Costura de soldadura
Geometría
Fuerzas centrífugas
Geometría dinámica
Perfiles de redondez
Fabricación de rodillos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
En los rollos fabricados a partir de chapas de acero primero dobladas y luego soldadas, la distribución asimétrica de masa debido a la costura de soldadura, así como las imperfecciones de la geometría debido al doblado, pueden causar que los perfiles de redondez de la sección transversal del rollo se deformen debido a fuerzas centrífugas cuando el rollo se acelera para girar a su velocidad de operación. Este efecto se conoce como la geometría dinámica del rollo. En investigaciones anteriores, se ha demostrado que es posible medir la geometría dinámica a velocidad de operación y compensar la deformación mediante el rectificado de una geometría opuesta adecuada en el rollo. Este enfoque directo puede funcionar cuando se retira solo una pequeña cantidad de material. Tales condiciones se aplican especialmente a los rollos recubiertos de polímero, donde la geometría dinámica depende principalmente de la geometría del cuerpo de acero, mucho más fuerte y denso, bajo la cubierta del rollo. Este artículo investiga más a fondo las posibilidades de compensar la geometría dinámica en casos donde la cantidad de material retirado es lo suficientemente significativa como para tener un efecto en la geometría dinámica misma debido a la alteración de la masa y la rigidez. El artículo presenta una cadena de herramientas que consiste en un modelo CAD paramétrico del rollo, simulación por elementos finitos de la geometría dinámica y un procedimiento de optimización de geometría basado en minimizar una función objetivo que describe los errores de redondez en las secciones transversales del rollo. Los resultados de experimentos de simulación para un caso de ejemplo indican que el procedimiento de optimización presentado puede utilizarse para eliminar errores de redondez relacionados con la geometría dinámica del rollo. Finalmente, el artículo discute la aplicación de tal cadena de herramientas en la fabricación de rollos.
Descripción
En los rollos fabricados a partir de chapas de acero primero dobladas y luego soldadas, la distribución asimétrica de masa debido a la costura de soldadura, así como las imperfecciones de la geometría debido al doblado, pueden causar que los perfiles de redondez de la sección transversal del rollo se deformen debido a fuerzas centrífugas cuando el rollo se acelera para girar a su velocidad de operación. Este efecto se conoce como la geometría dinámica del rollo. En investigaciones anteriores, se ha demostrado que es posible medir la geometría dinámica a velocidad de operación y compensar la deformación mediante el rectificado de una geometría opuesta adecuada en el rollo. Este enfoque directo puede funcionar cuando se retira solo una pequeña cantidad de material. Tales condiciones se aplican especialmente a los rollos recubiertos de polímero, donde la geometría dinámica depende principalmente de la geometría del cuerpo de acero, mucho más fuerte y denso, bajo la cubierta del rollo. Este artículo investiga más a fondo las posibilidades de compensar la geometría dinámica en casos donde la cantidad de material retirado es lo suficientemente significativa como para tener un efecto en la geometría dinámica misma debido a la alteración de la masa y la rigidez. El artículo presenta una cadena de herramientas que consiste en un modelo CAD paramétrico del rollo, simulación por elementos finitos de la geometría dinámica y un procedimiento de optimización de geometría basado en minimizar una función objetivo que describe los errores de redondez en las secciones transversales del rollo. Los resultados de experimentos de simulación para un caso de ejemplo indican que el procedimiento de optimización presentado puede utilizarse para eliminar errores de redondez relacionados con la geometría dinámica del rollo. Finalmente, el artículo discute la aplicación de tal cadena de herramientas en la fabricación de rollos.