Analiza porównawcza modeli MES procesu walcowania pierścieni

• Autorzy: Surdacki P. , Gontarz A.

Identyfikatory

DOI

10.15199/24.2018.3.2

Warianty tytułu

EN

Comparative analysis of FEM models of ring rolling process

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W procesie walcowania pierścieni, w kształtowanym wyrobie panuje przestrzenny stan odkształcenia, wyrób w czasie procesu obraca się i w sposób ciągły zmienia średnicę i wymiary przekroju poprzecznego. Ponadto, proces cechuje się znaczną wymianą ciepła między pierścieniem i otoczeniem oraz pierścieniem i narzędziami. Z uwagi na złożoność walcowania pierścieni przy badaniach i projektowaniu procesu bardzo pomocne są symulacje numeryczne. Celem badań przedstawionych w opracowaniu była weryfikacja dokładności modeli numerycznych procesu walcowania pierścienia stalowego. Do analizy teoretycznej użyto dwóch programów przeznaczonych do symulacji kształtowania plastycznego metali, opartych na metodzie elementów skończonych (MES): DEFORM-2D/3D v. 11.0 oraz Simufact.forming v. 13. Jako wsad przyjęto wstępnie wykonany pierścień ze stali C45 o wymiarach ø110×ø36×20 mm. Proces walcowania gładkim walcem przy zastosowaniu gładkiego trzpienia został zamodelowany w środowisku wymienionych programów przy użyciu elementów typu hexahedral i tetrahedral, a następnie zweryfikowany doświadczalnie. Do oceny jakości obliczeń zastosowano kryterium zgodności kształtu i wymiarów teoretycznych i rzeczywistych. Na podstawie wykonanych badań wskazano wady i zalety zastosowanego oprogramowania.

EN

In the ring rolling process, the shaped product has a spatial state of deformation, the product in the process rotates and continuously changes the diameter and dimensions of the cross-section. In addition, the process is characterized by a significant heat transfer between the ring and the surroundings and the ring and the tools. Due to the complexity of ring rolling, numerical simulations are very helpful in researching and designing the process. The aim of the research presented in the study was to verify the accuracy of numerical models of the rolling process of the steel ring. For the theoretical analysis, two programs dedicated to the metal forming of metals based on finite element method (FEM) were used: DEFORM-2D/3D v. 11.0 and Simufact.forming v. 13. A pre-made C45 steel ring measuring ø110×ø36×20 mm was approved as a workpiece. The process of rolling a smooth cylinder with a smooth mandrel was modeled in the environment of the mentioned programs using hexahedral and tetrahedral elements, and then verified experimentally. The criterion of conformance of the shape and the theoretical and experimental dimensions was used to assess the quality of the calculations. Based on the research done, the advantages and disadvantages of the software are indicated.

Słowa kluczowe

PL

proces walcowania pierścieni; model MES; badania doświadczalne

EN

ring rolling process; FEM model; experimental research

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Hutnik, Wiadomości Hutnicze
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 85, nr 3
• Strony: 75--79
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Surdacki P.

• Politechnika Lubelska, Wydział Mechaniczny, Katedra Komputerowego Modelowania i Technologii Obróbki Plastycznej ul. Nadbystrzycka 38 D, 20-618 Lublin

autor

Gontarz A.

• Politechnika Lubelska, Wydział Mechaniczny, Katedra Komputerowego Modelowania i Technologii Obróbki Plastycznej ul. Nadbystrzycka 38 D, 20-618 Lublin

Bibliografia

• [1] Eruc Ernen, Raji Shivpuri. 1992. “A summary of ring rolling technology-I. Recent trends in machines, process and production lines”. International Journal of Machine Tools and Manufacture 32: 379-398.
• [2] Eruc Ernen, Raji Shivpuri. 1992. “A summary of ring rolling technology-II. Recent trends in machines, process and production lines”. International Journal of Machine Tools and Manufacture 32: 399-413.
• [3] Moon Ho Keun, Min Cheol Lee, Man Soo Joun. 2008. “Predicting polygonal-shaped defects during hot ring rolling using a rigid-viscoplastic finite element method”. International Journal of Mechanical Sciences 50: 306–314.
• [4] Guo Liang-gang, Yang He. 2006. “Effect of sizes of forming rolls on cold ring rolling by 3D-FE numerical simulation”. Transactions of Nonferrous Metals Society of China 16: 645-651.
• [5] Han Xinghui, Lin Hau, Guanghua Zhou, Bohan Lu, Xiaokai Wang. 2014. “FE simulation and experimental research on cylindrical ring rolling”. Journal of Materials Processing Technology 214: 1245– 1258.
• [6] Kim Naksoo, Machida Susumu, Kobayashi Shiro.1990 “Ring rolling process simulation by the three-dimensional finite element method”. International Journal of Machine Tools and Manufacture 30 (4): 569–577.
• [7] Sun Zhi-choa, He Yang, Xin-zhe Ou. 2008. “Thermo-mechanical coupled analysis of hot ring rolling process”. Transactions of Nonferrous Metals Society of China 18: 1216-1222.
• [8] Youngsoo Yea, Ko Youngsoo, Kim Naksoo, Lee Jongchan. 2003. “Prediction of spread, pressure distribution and roll force in ring rolling process using rigid–plastic finite element method”. Journal of Materials Processing Technology 140: 478-486.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).