Simulación numérica del proceso de escariado en aluminio 2024-T351 - análisis de la evolución del estado tensional del material

Resumen

En los ensamblajes de aviones, los taladros para la fijación son 
áreas críticas desde las que se pueden iniciar daños por fatiga, 
especialmente en las piezas metálicas. Dependiendo de las condiciones de trabajo de las distintas etapas del proceso de mecanizado del taladro (taladrado, escariado, expansión en frío, segundo 
escariado), los fabricantes observan una resistencia a la fatiga 
significativamente diferente de las estructuras. Para optimizar 
el comportamiento de los ensamblajes del avión, los fabricantes 
quieren entender el impacto de todo el proceso de mecanizado del 
taladro en las características del material de la pieza. Ellos investigan particularmente el estado de la tensión residual en la zona 
del borde del taladro, que puede ser significativamente diferente 
dependiendo de las condiciones de trabajo. 
Este trabajo investiga la influencia del proceso de escariado 
en una pieza de aluminio 2024-T351 con un estado inicial del 
material no limpio de esfuerzos mecánicos. De hecho, antes del 
escariado final, las piezas se someten al menos a una operación 
de taladrado y, a veces, a una operación de expansión en frío. Para 
este estudio, en colaboración con Airbus, la pieza escariada simulada ha sido pretensada por el proceso de expansión en frío. Ambos procesos se simulan mediante un modelo de elementos finitos 
con Abaqus. La estrategia implementada para simular el proceso 
de escariado se basa en la desactivación progresiva de los elementos de la malla. Los resultados obtenidos muestran una ligera 
relajación de las tensiones residuales circunferenciales y radiales 
en la pieza durante la simulación de escariado.