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En el entorno manufacturero altamente competitivo actual, las empresas se enfrentan a una presión creciente para mejorar la productividad del mecanizado y garantizar la fiabilidad a largo plazo de los componentes mecánicos críticos.
El desarrollador de software francés MISUTECH ha abordado este desafío integrando simulación avanzada de mecanizado con la evaluación de la vida útil por fatiga —proporcionada por Hottinger Brüel & Kjær (HBK)— para permitir decisiones de ingeniería más informadas y fiables.
Los procesos de mecanizado someten los materiales a una deformación plástica extrema y a aumentos significativos de temperatura en milisegundos, alterando profundamente la integridad superficial. Estos efectos —incluyendo tensiones residuales, cambios microestructurales y endurecimiento por deformación— pueden influir significativamente en la vida útil de la fatiga.
Aunque bien comprendidos en principio, estos efectos inducidos por el mecanizado han sido históricamente difíciles de integrar en los cálculos de vida útil de fatiga, limitando la capacidad de los fabricantes para optimizar los parámetros de mecanizado sin aumentar el riesgo de fallo prematuro de componentes.
Para superar estas dificultades, MISUTECH y HBK desarrollaron una interfaz entre el software de simulación de mecanizado MISULAB® de MISUTECH y la solución de análisis de fatiga nCode DesignLife de HBK.
MISULAB® predice los efectos del mecanizado sobre la integridad superficial, incluyendo campos de tensión residuales tridimensionales generados durante el mecanizado. Estos campos de esfuerzos residuales se transfieren sin problemas a nCode DesignLife junto con las condiciones de carga mecánica, permitiendo un análisis de fatiga que tiene en cuenta tanto las tensiones de fabricación como las de servicio.
Esta solución combinada permite a los ingenieros evaluar rápidamente múltiples estrategias de mecanizado, valorar el impacto de la fatiga de nuevas herramientas de corte o cambios en el proceso, y optimizar los parámetros de mecanizado, todo ello sin necesidad de extensos ensayos físicos ni pruebas de fatiga de larga duración.
Al incorporar directamente los estados del material inducidos por el mecanizado en las evaluaciones de fatiga, los fabricantes pueden optimizar simultáneamente los costes de mecanizado y la resistencia de los componentes.
En una aplicación demostrada que involucraba un eje de transmisión de potencia aeroespacial, condiciones de mecanizado optimizadas que evitaran tensiones residuales dañinas resultaron en un rendimiento de fatiga notablemente mejorado en comparación con las condiciones convencionales de torneado.
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