Otimização da pré-forma do billet do forjamento a quente de uma biela

Abstract

No forjamento em matriz fechada de vários estágios, um dos fatores que levam a um processo bem-sucedido está relacionado ao design da forma da pré-forma. A pré-forma deve ser projetada com precisão para evitar a sobrecarga das matrizes e para garantir o preenchimento completo das cavidades sem desperdícios de matéria prima em forma de rebarba. A qualidade da forma da pré-forma, que no passado dependia fundamentalmente da experiência do engenheiro, agora pode ser facilmente alcançada por meio da análise com o uso da Teoria de Elementos Finitos (FEM). Neste estudo, uma rotina de otimização baseada em Metamodel Assisted Evolution Strategies (MAES) foi empregada no desenvolvimento do projeto da forma da pré- forma para o processo de forjamento em matriz fechada de uma biela. Os resultados numéricos alcançados permitiram reduzir significativamente a força de forjamento e o volume da pré- forma.

In multi-stage closed-die forging, one of the factors that lead to a successful process is related to the shape design of the preform. The preform must be accurately designed to avoid overloading of the dies and to ensure complete filling of the cavities without wasting material in the form of flash. The quality of the preform shape, which in the past depended fundamentally on the experience of the engineer, can now be easily achieved through analysis using Finite Elemente Model (FEM). In this study, an optimization routine based on Metamodel Assisted Evolution Strategies (MAES) was employed in the development of the preform shape design to the closeddie forging process of a connecting rod. The achieved numerical results allowed to significantly reduce the forging force and the volume of the preform.