ANALISIS ITERATIVO PARA LA SELECCIÓN DE MATERIALES MATERIALES Y FABRICACION DE UNA LLAVE ESPAÑOLA
Cumpliendo con las restricciones antes mencionadas se realiza un proceso iterativo en la implementación de distintos materiales incluidos en el software de NX, a lo que se obtuvieron los siguientes resultados MATERIAL
Tipo de elemento “3D tetraédrica (10)”(mm) 2
CARGA
6 MPa
AISI_Steel_4340 (metal) Polietileno
2 2
Nailon
2
AISI_310_SS (metal)
Sy (KPa)
ȵ
geometría
ϒ (poisson)
E (KPa)
0.00
1.37
original
0.30
193140000
148.40
0.00
7.93
original
0.284
193000000
11700
22.94
0.001
0.51
Original
0.4
1000000
58000
22.94
0.00
2.52
Original
0.4
4000000
σ´MAX
σ´MIN
(MPa)
(MPa)
205464
149.07
6 MPa
1178000
1000 KPa 1000 KPa
Tabla 1: Iteraciones de materiales para su selección y fabricación del elemento mecánico de acuerdo a un factor de seguridad confiable y económica.
Prueba 1 En esta prueba se utilizó como material de iteración el A IS I_310_S S ( metal) con un módulo elástico correspondiente a 193140000 (KPa), con coeficiente de Poisson de 0.30 y resistencia a la fluencia de 205464 (KPa), este elemento es analizado con mallado tetraédrico de 10 nodos y un tamaño de elemento de 2 mm, este mismo se encuentra sometido a una presión normal ubicada en la superficie de su radio de entalle ubicado en el extremo de la boca mayor, con un valor de 6 (MPa), suponiendo que el elemento se encuentra sujeto por su boca pequeña el cual proporciona al elemento una concentración de esfuerzo mayor en esa parte por lo que se procede a realizar el análisis de esfuerzos por medio del software de NX el cual muestra un esfuerzo máximo (figura 3), con respecto a la teoría de von mises de 149.07 (MPa), aplicando como consiguiente la obtención del factor de seguridad para el diseño que arroja un valor de 1.37, lo que quiere decir, que es un material apto para la fabricación del elemento ya que se encuentra dentro del rango de confiabilidad para el diseño y fabricación de esta herramienta.
Prueba 1 En esta prueba se utilizó como material de iteración el A IS I_310_S S ( metal) con un módulo elástico correspondiente a 193140000 (KPa), con coeficiente de Poisson de 0.30 y resistencia a la fluencia de 205464 (KPa), este elemento es analizado con mallado tetraédrico de 10 nodos y un tamaño de elemento de 2 mm, este mismo se encuentra sometido a una presión normal ubicada en la superficie de su radio de entalle ubicado en el extremo de la boca mayor, con un valor de 6 (MPa), suponiendo que el elemento se encuentra sujeto por su boca pequeña el cual proporciona al elemento una concentración de esfuerzo mayor en esa parte por lo que se procede a realizar el análisis de esfuerzos por medio del software de NX el cual muestra un esfuerzo máximo (figura 3), con respecto a la teoría de von mises de 149.07 (MPa), aplicando como consiguiente la obtención del factor de seguridad para el diseño que arroja un valor de 1.37, lo que quiere decir, que es un material apto para la fabricación del elemento ya que se encuentra dentro del rango de confiabilidad para el diseño y fabricación de esta herramienta.
Figura 3: Análisis de software NX para material AISI_310_SS (metal)
Prueba 2 En esta prueba se utilizó como material de iteración el A IS I_S teel_4340 (metal) con un módulo elástico correspondiente a 193000000 (KPa), con coeficiente de Poisson de 0.284 y resistencia a la fluencia de 1178000 (KPa), esta prueba cumple con las mismas restricciones de la prueba 1, refiriéndose así, al mallado tetraédrico de 10 nodos, tamaño de elemento de 2(mm) y condición de carga de 6 (MPa). De acuerdo a las características mencionadas se muestra el análisis realizado por el software de NX el cual presenta un esfuerzo máximo (figura 4), con respecto a la teoría de von mises de 148.40 (MPa), aplicando como consiguiente la obtención del factor de seguridad para el diseño que arroja un valor de 7.93, lo que demuestra que el material propuesto para la fabricación es altamente resistente a la condición de carga propuesta, mas sin embargo, este puede ser de muy alto coste, no descartando a este como material útil para la fabricación del elemento.
Figura 4: Análisis de software NX para material AISI_Steel_4340 (metal)
CONCLUCION Para la fabricación de esta herramienta mecánica se propusieron cuatro materiales, de los cuales, dos son metales y dos son polímeros, se muestra que para los metales se utilizó una presión de 6 (MPa) y para los polímeros se utilizó una presión de 1000 (KPa), del cual el análisis para cada material arroja un factor de seguridad de los cuales dos de estos son aceptables para la fabricación, estos son un metal (A IS I_310_S S ) que muestra un factor de seguridad de 1.37 y un polímero ( Nailon) que muestra un factor de seguridad de 2.52, descartando asi al AISI_Steel_4340 (metal) ya que muestra un factor de seguridad muy alto lo que representa un alto costo en el material y al Polietileno porque muestra un factor de seguridad por debajo de lo esperado por lo consiguiente tendera directamente a la falla, a lo que se concluye que el ( A IS I_310_S S ) y el (Nailon) si son materiales aptos para la fabricación de la herramienta mecánica
