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Caso práctico: análisis de moldeo por inyección
Validación de precisión del análisis de impacto: cárter de aceite
Contenido
Resumen
- Validamos el desempeño de un cárter de aceite de plástico cuyo peso se redujo en un 60% respecto a la pieza metálica original a través de la optimización de la topología.
- La deformación de la brida del cárter de aceite se midió realmente y se comparó con los resultados de la simulación en las mismas condiciones de moldeo por inyección. En este análisis, pudimos obtener el modelo de deformación de alta precisión después del moldeo mediante el análisis de moldeo por inyección.
- 本解析にて、構造解析や衝撃解析を実施するための、精度の高い反り変形後のモデルを得ることができました。
Introducción
Reducir el peso del vehículo es crucial para reducir las emisiones de CO2, ya que impacta directamente en el ahorro de combustible.
Evaluamos el rendimiento de un cárter de aceite de plástico cuyo peso se redujo en un 60 % con respecto a la pieza de metal original mediante
la optimización de la topología. Se evaluó la deformación de las bridas porque las bridas deformadas no solo plantean desafíos durante el ensamblaje, sino que también pueden degradar sus capacidades de sellado del aceite. Además, dado que la integridad mecánica también es importante para los cárteres de aceite, el análisis estructural y de impacto se realiza con mayor frecuencia.
En el análisis estructural y el análisis de impacto, dado que se utiliza el modelo de deformación obtenido mediante análisis de moldeo por inyección, es de vital importancia que el modelo de deformación sea altamente preciso.
Fig. 1 Cárter de aceite
Objetivo
Comparación entre resultados experimentales y analíticos
Método experimental
La deformación de las piezas moldeadas por inyección se obtuvo mediante un sistema de medición tridimensional CNC. En este análisis, se utilizó LEONA TM 14G33 (PA66, GF33%).
Para medir la deformación, se debe definir un plano de referencia XY, denominado plano de anclaje, que puede definirse como un plano formado por tres puntos cualesquiera (puntos de anclaje).
Luego de definir el plano de anclaje, se midieron 48 puntos a intervalos iguales en la brida y se determinó el desplazamiento en la dirección Z (Fig. 2). El desplazamiento en la dirección Z es igual a la diferencia entre el desplazamiento máximo en la dirección positiva y el desplazamiento máximo en la dirección negativa.
Fig.2 Puntos medidos
Análisis
El análisis de deformación se realizó con Moldflow (Autodesk).
El análisis de deformación se puede realizar en las mismas condiciones de moldeo que el moldeo por inyección.
Los resultados del análisis se confirman calculando el desplazamiento en la dirección Z.
Definimos el mismo plano de anclaje que la medición real y determinamos los resultados (Fig. 3).
Fig.3 Desplazamiento en dirección Z a partir del análisis
Resultados
La figura 4 muestra que los resultados del análisis CAE y la medición real coinciden bien.
Debido al resultado altamente preciso del análisis de deformación, este modelo se utilizó para el análisis de impacto.
Fig.4 Comparación entre resultados experimentales y analíticos
※Aunque este análisis reprodujo los datos con un alto grado de precisión, no significa necesariamente que los valores analizados coincidan con los valores medidos en todos los casos.
※Aunque este análisis reprodujo los datos con un alto grado de precisión, no significa necesariamente que los valores analizados coincidan con los valores medidos en todos los casos.
¿Qué es un cárter de aceite?
Un motor de automóvil está lubricado con aceite de motor, y el cárter de aceite es un componente esencial para almacenar el aceite del motor.
Está unido a la parte inferior del motor y tiene un canal en su diseño, llamado cárter, en el que se retiene el líquido.
El aceite del motor se almacena en el cárter y una bomba aspira el aceite para lubricar todas las partes del motor.
Dado que el cárter de aceite se encuentra debajo del vehículo, es propenso a sufrir daños por el impacto de piedras. También debe soportar la temperatura del aceite del motor. Por estos motivos, la resistencia al calor y a los impactos son propiedades importantes del material.
Fig.5 Compartimento del motor
Los cárteres de aceite de metal han sido la norma, pero recientemente también se están utilizando cárteres de aceite de resina, ya que cumplen con los requisitos de rendimiento.
La mayor ventaja de los cárteres de aceite de resina es la reducción de peso. La reducción del peso del vehículo afecta directamente el ahorro de combustible.
También ofrece beneficios como reducción de costos debido a ciclos de moldeo más rápidos.
Sin embargo, tiene un inconveniente: una vez retirado, queda ligeramente deformado y no se puede reutilizar.
Además, debido a que las resinas sufren deformaciones por fluencia con el tiempo, las juntas y las geometrías de las bridas deben rediseñarse específicamente para cumplir con el rendimiento del sello logrado en los cárteres de aceite de metal.
Para garantizar que los cárteres de aceite de plástico estén diseñados adecuadamente, es muy importante simular su comportamiento mediante el análisis CAE.
Podemos realizar una variedad de análisis, incluido análisis de deformación, análisis estructural, análisis de impacto y otros.
Para obtener más información sobre CAE, contáctenos.
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