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Diseño y construcción de un molde permanente utilizando un software por elementos finitos Design and construction of a permanent mold using finite element software

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Author(s): Fausto Oviedo Fierro | Alexy Vinueza Lozada

Journal: Enfoque UTE
ISSN 1390-6542

Volume: 4;
Issue: 1;
Start page: 14;
Date: 2013;
Original page

Keywords: MEF | molde metálico | sistema de alimentación | rechupes | moldura | mancuerna | solidificación

ABSTRACT
(Recibido: 2012/11/07 - Aceptado: 2013/06/18)El proyecto fue desarrollado con especificaciones técnicas de un método de elementos finitospara el cálculo de las variables de campo dentro de un contorno del molde de estudio yeligiendo un modelo matemático apropiado con la incorporación de software. El desarrollo fueuna aplicación físico-practica seleccionando una pieza de aluminio a ser construida, y seanaliza las funciones y solicitaciones a las que está sometida. Se diseña el molde metálico parala producción de las mencionadas piezas con la ayuda del software VULCAN basado en elMétodo de Elementos Finitos (MEF). La simulación se realiza en las tres etapas del proceso defusión: llenado, solidificación y, enfriamiento. En el llenado se considera que existenvelocidades que no produzcan mayores turbulencias y que las piezas se llenen completamente.En la Solidificación se analiza que el sistema de alimentación sea óptimo para que solidifiqueen última instancia y no lo hagan las piezas a producir, evitando así el defecto de falta dematerial en la cavidad del molde (rechupes). En el enfriamiento se analiza la presencia dedeformaciones y tensiones residuales. Paralelamente se validan los resultados de maneraanalítica. Con esta información se define la geometría final del molde metálico y se confirma laaleación con la que se construirá. Posteriormente se utiliza el sistema CAD-CAM-CAE para eldiseño y desarrollo del molde, y así llevar a cabo la construcción. En el molde terminado sevierte la aleación de aluminio seleccionada para obtener las piezas (mancuernas), y finalmenterealizar las pruebas y conclusiones.(Received: 2012/11/07 - Accepted: 2013/06/18)The project was developed with specifications of a finite element method for the calculation ofthe field variables within a mold contour by choosing an appropriate mathematical model whichpermitted to incorporate simulation software. The development was a physical-practicalapplication for a piece of aluminum that will be built, and consists in the analysis of the functionsand stresses to which it is submitted. The metal mold is designed specifically for the mentionedpieces using “VULCAN” which is based on the Finite Element Method (FEM). The simulation isperformed in three stages of the fusion process: filling, solidification and cooling. The filling isconsidered slow enough so that there are not expected to be greater turbulences and that thepieces are completely filled. Solidification is analyzed as an optimal process, avoiding defects oflack of material in the mold cavity (shrinkage). In the cooling stage, deformations and residualstresses are analyzed. At the same time, every result is validated analytically. With thisinformation the final geometry of the metal mold is defined and the alloy which will be used is confirmed. Subsequently, a CAD-CAM-CAE system is used for the design and development ofthe mold, and the aluminum pieces (knobs) obtained are tested.
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