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Análisis de deformación en la aplicación de soldadura de filete empleando el método de elementos finitos
Analysis of deformation in fillet welding application using the finite elements method
SERGIO ARTURO LEON CARPIO
Carolina Reta
Acceso Abierto
Atribución-NoComercial-CompartirIgual
http://www.sepi.esimez.ipn.mx/ciies/
Soldadura
Deformación
Transferencia de calor
Análisis de elementos finitos
Software CAD
Bombardier Transportation México es una empresa especialista en el diseño, fabricación, instalación, mantenimiento y servicio al cliente de transporte ferroviario. En el proceso de fabricación de un nuevo producto, distintas pruebas son realizadas en la secuencia de aplicación de soldaduras para disminuir la deformación en los ensambles y lograr que éstos tengan la menor cantidad de superficies deformadas, para evitar reparaciones en el producto final. Actualmente, no es posible asignar a todos los ensambles pilotos, y a los ya productivos, una secuencia de aplicación de soldadura ideal. Esto debido a la cantidad de ensambles que se requieren para la fabricación de un producto ferroviario y a que un ensamble puede estar conformado por más de cien juntas. En consecuencia, para la compañía es indispensable tener un procedimiento automático que permita determinar el comportamiento de los materiales al ser soldados con parámetros establecidos, de acuerdo al tipo de material y junta. En este trabajo se propone un método para efectuar el análisis de deformación en la aplicación de soldadura y la simulación del proceso de aplicación de soldadura en ensambles ferroviarios. El método propuesto, desarrollado en un software CAD, emplea análisis de elementos finitos para identificar la transferencia de calor y calcular las deformaciones en el ensamble. La experimentación se efectuó para analizar la aplicación de la soldadura de filete por arco de metal y gas, en una junta en T, para acero al carbón A656 grado 80. Los resultados manifiestan que el método propuesto alcanza una precisión del 95%, al compararse con resultados de probetas. El método propuesto proporciona a los ingenieros de manufactura información valiosa que permitirá identificar en qué regiones los ensambles tienden a tener mayor distribución de calor y deformación, así como implementar nuevas rutinas para su respectiva aplicación y la manufactura en serie del producto.
Bombardier Transportation Mexico is a company that specializes in the design, manufacture, installation, maintenance, and customer service of railway transport. In the manufacturing process of a new product, various tests are performed in the sequence of welding application to reduce the assemblies deformation and ensure that they have the least amount of deformed surfaces, in order to avoid making repairs in the final product. Currently, it is not possible to assign to all assemblies, pilot and the already in production, an ideal sequence of welding application. This is because the big amount of required assemblies for the manufacture of a railway product and due to assembly may be formed with more than one hundred joints. Consequently, for the company is essential to have an automatic procedure that allows determining the behavior of the materials to be welded with established parameters, according to the type of material and joint. In this paper, a method for the analysis of deformation in the welding application and the simulation for the process of welding application in railway assemblies is proposed. The proposed method, developed with a CAD software, uses finite element analysis to identify heat transfer and calculate deformations in the assembly. Experimentation was conducted to analyze the application of fillet weld with gas-metal-arc welding, in a T-joint for carbon steel A656 grade 80. The results show that the proposed method achieves an accuracy of 95%, when is compared with the results of physical tests. The proposed method provides valuable information to manufacturing engineers enabling them to identify which regions of the assemblies tend to have greater heat distribution and deformation, as well as implement new routines for their particular application and serial manufacturing of the product.
El primer autor agradece al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología por el apoyo No. 628617 otorgado para la realización de sus estudios de posgrado.
Artículo No. IM-56
SEP. IPN. ESIME Zacatenco
2016
Memoria de congreso
8vo Congreso Internacional de Ingeniería Electromecánica y de Sistemas (CIIES 2016, México D.F., 17 al 21 de octubre 2016)
Español
Público en general
SERVICIOS METALÚRGICOS
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