Análisis de fatiga térmica en moldes


La fatiga termo-mecánica es la superposición de un cargamento mecánico cíclico, que origina la fatiga de un material, con un cargamento térmico cíclico. En el caso de los moldes, este es un punto importante que se debe considerar. Para un buen diseño de un molde, es crucial garantizar la eficiencia del proceso productivo y su correcto funcionamiento a lo largo de la vida útil. La simulación de inyección ya es un estándar de la industria, lo que garantiza la calidad necesaria de la pieza final. Sin embargo, la simulación estructural y térmica de un molde también necesita ser adoptada para evitar fallas por fatiga térmica o por dimensionamiento errático.

Los mecanismos presentes en la fatiga termo-mecánica son:

  • Fluencia
  • Fatiga
  • Oxidación

Estos factores varían de nivel importancia en función de los parámetros de carga. Cuando la carga termo- mecánica aumenta al mismo tiempo, este proceso se denomina fluencia.

La carga termo-mecánica fuera de fase (variación de temperatura a lo largo del tiempo está desfasada de la variación de presión) está dominado por los efectos de la oxidación y de la fatiga. La oxidación debilita la superficie del material, creando fallas y lugares de propagación de fisuras. A medida que la fisura se propaga, la superficie de la fisura recién expuesta se oxida, debilitando aún más el material y permitiendo que la fisura se expanda.

Un tercer caso ocurre cuando la diferencia de tensión es mucho mayor que la diferencia de temperatura. La fatiga sola es la causa motriz de la falla en este caso, haciendo que el material falle antes de que la oxidación pueda tener un efecto mucho mayor. Para estudiar estos fenómenos, existen modelos para predecir el comportamiento y la vida útil de los materiales. Sin embargo, el software utilizado actualmente en la industria de los moldes no permite realizar este tipo de análisis.

Para llenar esta brecha, ANSYS  ha introducido en el mercado una solución que permite:
-Analizar la vida frente a la fatiga de los componentes / molde – Número de ciclos que éstos soportarán;
-Verificar la tensión en el molde provocada por la contracción de la pieza plástica
-Prever el impacto provocado por los extractores
-Dimensionar y estudiar el número y posicionamiento óptimo de los extractores

Ahora es posible de forma rápida, importar los resultados de los análisis de llenado a ANSYS y obtener los esfuerzos aplicados en los componentes / molde de acero.

Para ello, sólo necesitará definir previamente las Sondas de medición en su análisis de llenado y proceder de forma idéntica. Posteriormente, importando los resultados de simulador de presión y temperatura en ANSYS, se podrá hacer un análisis basado en estos datos.

Figura 1 – Análisis de llenado

Con ANSYS podrá obtener resultados para todos los puntos descritos arriba, potenciando su conocimiento sobre el proceso. Con este conocimiento, se podrá probar diversos escenarios,
optimizando así la vida del molde y de sus componentes.

De esta forma, ¡conseguirá garantizar la integridad de sus componentes / molde, ahorrando tiempo y recursos!

Figura 2 – Vida frente a la fatiga – Número máximo de ciclos – 1734


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