Publicación: Parametric Analysis of the Mandrel Geometrical Data in a Cold Expansion Process of Small Holes Drilled in Thick Plates
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Fecha
2019-12-08
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Resumen
Cold expansion technology is a cold-forming process widely used in aeronautics to extend the fatigue life of riveted and bolted holes. During this process, an oversized mandrel is pushed through the hole in order to yield it and generate compressive residual stresses contributing to the fatigue life extension of the hole. In this paper, a parametric analysis of the mandrel geometrical data (inlet angle straight zone length and diametric interference) and their influence on the residual stresses was carried out using a finite element method (FEM). The obtained results were compared with the conclusions presented in a previous parametric FEM analysis on the influence of the swage geometry in a swaging cold-forming process of gun barrels. This process could be considered, in a simplified way, as a scale-up of the cold expansion process of small holes, and this investigation demonstrated the influence of the diameter ratio (K) on the relation between the mandrel or swage geometry and the residual stresses obtained after the cold-forming process.
La tecnología de expansión en frío es un proceso de conformado en frío ampliamente utilizado en aeronáutica para extender la vida útil por fatiga de orificios remachados y atornillados. Durante este proceso, se empuja un mandril de gran tamaño a través del orificio para cederlo y generar tensiones residuales de compresión que contribuyen a la extensión de la vida útil por fatiga del orificio. En este trabajo, se realizó un análisis paramétrico de los datos geométricos del mandril (ángulo de entrada, longitud de la zona recta e interferencia diametral) y su influencia en las tensiones residuales utilizando un método de elementos finitos (FEM). Los resultados obtenidos se compararon con las conclusiones presentadas en un análisis FEM paramétrico previo sobre la influencia de la geometría de la estampación en un proceso de conformado en frío por estampación de cañones de armas. Este proceso podría considerarse, de forma simplificada, como una ampliación a mayor escala del proceso de expansión en frío de orificios pequeños, y esta investigación demostró la influencia de la relación de diámetros (K) en la relación entre la geometría del mandril o de la estampación y las tensiones residuales obtenidas después del proceso de conformado en frío.
La tecnología de expansión en frío es un proceso de conformado en frío ampliamente utilizado en aeronáutica para extender la vida útil por fatiga de orificios remachados y atornillados. Durante este proceso, se empuja un mandril de gran tamaño a través del orificio para cederlo y generar tensiones residuales de compresión que contribuyen a la extensión de la vida útil por fatiga del orificio. En este trabajo, se realizó un análisis paramétrico de los datos geométricos del mandril (ángulo de entrada, longitud de la zona recta e interferencia diametral) y su influencia en las tensiones residuales utilizando un método de elementos finitos (FEM). Los resultados obtenidos se compararon con las conclusiones presentadas en un análisis FEM paramétrico previo sobre la influencia de la geometría de la estampación en un proceso de conformado en frío por estampación de cañones de armas. Este proceso podría considerarse, de forma simplificada, como una ampliación a mayor escala del proceso de expansión en frío de orificios pequeños, y esta investigación demostró la influencia de la relación de diámetros (K) en la relación entre la geometría del mandril o de la estampación y las tensiones residuales obtenidas después del proceso de conformado en frío.
Descripción
The registered version of this article, first published in “Materials , 12 (24), 4105", is available online at the publisher's website: Universidad nacional de Educación a Distancia, https://doi.org/10.3390/ma12244105
Categorías UNESCO
Palabras clave
cold expansion, mandrel, cold-forming, swaging, expansión en frío, mandril, conformación en frío, estampación
Citación
Calaf-Chica, J., Marín, MM, Rubio, EM, Teti, R., & Segreto, T. (2019). Análisis paramétrico de los datos geométricos del mandril en un proceso de expansión en frío de pequeños agujeros perforados en placas gruesas. Materials , 12 (24), 4105. https://doi.org/10.3390/ma12244105
Centro
Facultades y escuelas::E.T.S. de Ingenieros Industriales
Departamento
Ingeniería de Construcción y Fabricación