FEM simulation of hot forging process : die failure and flash reduction

Especially today, in times of crisis and economic stagnation, optimization of resources and the elimination of waste and inefficiencies in the production processes is highly important for the industrial practice. In hot forging, a critical role is played by strength and durability of the tools (dies), whose rupture can cause serious losses in terms of increased costs and reduced productivity. The main aspect of this thesis, carried out in collaboration with Maspero Tech, is to test the possibility of applying the FEM simulation software FORGE, held by the company, to the aforementioned issue, with the aim of defining a new die design, with the greater attention to the durability and to greater attention to the overall efficiency of the production. In doing so, I started from two practical case of a die subjected to breakage and component having high flash, which was subjected to analysis in order to understand how many and which process parameters would influence the stress on the die and a subsequent phase of modifications and redesigning guided by the previous results and by new simulations. Eventually, it was proposed some methodologies to apply the techniques and knowledge to other practical cases which can be used during design process.

Soprattutto oggi, in tempi di crisi e stagnazione economica, l'ottimizzazione delle risorse e l'eliminazione degli sprechi e delle inefficienze nei processi produttivi sono molto importanti per la pratica industriale. Nella forgiatura a caldo, un ruolo fondamentale è giocato dalla forza e dalla durata degli utensili (stampi), la cui rottura può causare gravi perdite in termini di aumento dei costi e riduzione della produttività. L'aspetto principale di questa tesi, svolta in collaborazione con Maspero Tech, è di testare la possibilità di applicare il software di simulazione FEM FORGE, detenuto dalla società, alla suddetta issue, con l'obiettivo di definire un nuovo design di stampo, con il maggiore attenzione alla durabilità e ad una maggiore attenzione all'efficienza complessiva della produzione. Nel fare ciò, sono partito da due casi pratici di un dado sottoposto a rottura e di componente ad alto flash, che è stato sottoposto ad analisi per capire quanti e quali parametri di processo influenzerebbero la sollecitazione sullo stampo e una successiva fase di modifiche e riprogettazione guidata dai risultati precedenti e da nuove simulazioni. Alla fine, sono state proposte alcune metodologie per applicare le tecniche e le conoscenze ad altri casi pratici che possono essere utilizzati durante il processo di progettazione.