Title

ANÁLISE DO PROCESSO DE FORJAMENTO EM MATRIZ ABERTA DE EIXO APLICAVÉL EM AEROGERADORES

ANALYSIS OF THE OPEN DIE FORGING PROCESS FORWIND TURBINES SHAFTS

Authorship

Luana de Lucca de Costa; Rodrigo Prestes Limberger; Alberto Moreira Guerreiro Brito; Lírio Schaeffer

Luana de Lucca de Costa

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Rodrigo Prestes Limberger

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Alberto Moreira Guerreiro Brito

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Lírio Schaeffer

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DOI

10.5151/1516-392X-24595

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Abstract

O forjamento a quente em matriz aberta é, atualmente, o processo mais utilizado para a fabricação de peças de grande porte. Neste estudo, a simulação numérica foi utilizada, através do método de elementos finitos, para análise do processo de forjamento em matriz aberta de um eixo vazado e escalonado aplicável em aerogeradores. A partir de um billet cilíndrico vazado de aço AISI 4140, pesando 1 kg, é simulado o processo de forjamento objetivando a obtenção de geometria final apresentada. Utiliza-se matrizes superior e inferior em formato côncavo, e um mandril de manipulação com inclinação de 1,15°. A cinemática da simulação numérica, que inclui 4 passes com um número total de 30 cursos, é avaliada. Ao comparar a geometria apresentada com a obtida observa-se que o alongamento longitudinal da forma final é obtido. A partir da análise da temperatura, pode-se concluir que o reaquecimento deve ser realizado após cerca de 45 s, no final de cada série de 5 cursos.

The open die forging in high temperatures is currently the most widely process used to manufacture large parts. In this study, the finite element method in numerical simulation was used to analyze the forging process in an open and hollow stepped shaft applicable in wind turbines. From a 1 kg hollow cylindrical billet of AISI 4140 steel, the forging process was simulated aiming to obtain the presented final geometry. Upper and lower dies in a concave shape and a mandrel for manipulation with slope of 1.15° were used. The numerical simulation kinematics, which includes 4 passes with a total number of 30 courses, were evaluated. By comparing the presented geometry with the finished one, it is possible to evaluate that the longitudinal elongation of the final shape is obtained. From the analysis temperature, it can be concluded that the reheating should be performed about 45 seconds after the end of each series of five courses.

Keywords

Forjamanto a quente, Matriz aberta, Simulação numérica, AISI 4140

Hot Forging; Open Die Forging; Numerical Simulation; AISI 4140