O processo de produção de forjamentos petroquímicos tem um impacto crítico na qualidade e desempenho do produto. No entanto, os processos de produção tradicionais muitas vezes dependem da experiência e da prática, dificultando a escolha ótima dos parâmetros do processo. Com o desenvolvimento da informática, a simulação numérica vem sendo gradualmente aplicada na otimização do processo de produção de forjamentos petroquímicos. Este trabalho tem como objetivo investigar métodos e aplicações para otimização de processos de produção de forjamentos petroquímicos baseados em simulações numéricas, visando fornecer orientações para a produção real.
Técnicas de simulação numérica são métodos de simulação baseados em modelos computacionais que simulam a distribuição do campo físico de um material durante a usinagem, como deformação, temperatura e tensões, permitindo assim prever a qualidade e o desempenho do produto. No processo de produção de forjamentos petroquímicos, a tecnologia de simulação numérica pode ser aplicada nos seguintes aspectos:
Otimização do projeto do molde: ao simular o fluxo de material e o processo de enchimento, a estrutura e o tamanho do molde são otimizados para melhorar a qualidade de formação e a eficiência do forjamento.
Otimização do processo de aquecimento: simulando o processo de aquecimento do material, determinamos a melhor temperatura e tempo de aquecimento para evitar o superaquecimento ou sobrequeima do material e garantir a qualidade interna e as propriedades mecânicas das peças forjadas.
Otimização do processo de forjamento: simulando a deformação do material e o processo de fluxo, determine a melhor velocidade e pressão de forjamento, evite o forjamento com rachaduras, dobramento e outros defeitos, melhore a qualidade de formação e as propriedades mecânicas do forjamento.
Otimização do processo de resfriamento: simulando o processo de resfriamento do material, determinamos a melhor velocidade e tempo de resfriamento para evitar a tensão residual e deformação do forjamento e garantir a precisão dimensional e estabilidade do forjamento.
A simulação numérica foi utilizada para otimizar o processo de produção de flanges forjadas em uma empresa petroquímica. Os passos são os seguintes:
Construção de modelos matemáticos: de acordo com as características geométricas e materiais das flanges forjadas, um modelo matemático é desenvolvido, incluindo parâmetros como molde, material, condições de contorno, etc.
Realizar simulações numéricas: os processos de aquecimento, forjamento e resfriamento de flanges forjadas são simulados numericamente pelo método dos elementos finitos, analisando a distribuição de campos físicos como temperatura, tensão e deformação.
Otimização dos parâmetros do processo: de acordo com os resultados da simulação numérica, os parâmetros do processo, como temperatura de aquecimento, velocidade e pressão de forjamento, velocidade e tempo de resfriamento, são ajustados para obter a melhor qualidade de conformação e propriedades mecânicas das peças forjadas de flanges.
Verificação experimental: os parâmetros de processo otimizados são usados para a produção real, a qualidade de formação e as propriedades mecânicas das flanges forjadas são inspecionadas e analisadas para verificar a precisão e a confiabilidade dos resultados da simulação numérica.
A otimização do processo de produção de forjamentos petroquímicos, baseada em simulações numéricas, pode ser eficaz na melhoria da qualidade e desempenho dos produtos, reduzindo custos de produção e consumo de energia. No entanto, atualmente, as técnicas de simulação numérica ainda apresentam alguns problemas e desafios em aplicações práticas, tais como: precisão do modelo, eficiência computacional, processamento de dados, entre outros. No futuro, com o contínuo desenvolvimento e aperfeiçoamento da tecnologia de computador e tecnologia de simulação numérica, a otimização do processo de produção de forjamento petroquímico com base na simulação numérica será mais amplamente utilizada e promovida, fazendo uma contribuição importante para promover o desenvolvimento contínuo da indústria petroquímica.
