Determination of the frictional resistance in the model forming process by the finite element method

• Autorzy: Lenik K. , Korga S. , Kalinowska-Ozgowicz E.

Warianty tytułu

PL

Określenie oporów tarcia metodą elementów skończonych w modelowym procesie wytłaczania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This article presents the results of measurements on friction forces carried out in the model forming process (MFP). The description of this process takes into consideration the presence of plastic strain at the interface between the test specimen and tool due to the material flow. The experimental forming process was performer with a laboratory unit constructed and manufactured at the Fundamentals of Technology Faculty of the Lublin University of Technology [L. 1, 2]. This unit was used to carry out the measurements on friction force Turing model forming of shaped test specimens at a pressure of 0 to 100kN acting on a continuous basis during the research process. The results of experimental measurements of friction forces were compared to those of numerical calculations obtained with the finite element method (FEM). Experimental results of friction for ces were compared with the results obtained using the model forming process (MFP). In order to document the effects of plastic strain in the structure of shaped test specimens subjected to experimental model forming, metallographic examinations were carried out using a light microscope. Structure observations were conducted in a bright field and polarised light with a magnification of up to 2000x.

PL

W artykule przedstawiono rezultaty badań sił tarcia w modelowym procesie wytłaczania (MPW). Uwzględniono także występowanie odkształcenia plastycznego zachodzącego wskutek płynięcia materiału przy styku próbki z narzędziem. Modelowy proces wytłaczania przeprowadzono na urządzeniu laboratoryjnym skonstruowanym i wykonanym na Wydziale Podstaw Techniki Politechniki Lubelskiej. Urządzenie pozwalało na prowadzenie badań wytłaczania próbek kształtowych dla siły nacisku (od 0 do 100 N) działającej w sposób ciągły, w trakcie procesu badawczego. Efekty doświadczalne pomiarów sił tarcia porównano z wynikami uzyskanymi metodą obliczeniową przy zastosowaniu MES w modelowym procesie wytłaczania (MPW). Użycie metod numerycznych pozwoliło również na obliczenie rozkładu odkształceń w badanych próbkach. Dla udokumentowania efektów odkształcenia plastycznego w strukturze kształtowników poddanych doświadczalnemu, modelowemu wytłaczaniu przeprowadzono badania metalograficzne przy wykorzystaniu mikroskopu świetlnego. Obserwacje struktury prowadzono w polu jasnym i świetle spolaryzowanym przy powiększeniu do 2000x.

Słowa kluczowe

EN

FEM; friction; plastic deformation; extrusion; simulation study

PL

MES; tarcie; odkształcenie plastyczne; wytłaczanie; badania symulacyjne

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2017
• Tom: nr 5
• Strony: 29--36
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., wykr., wz.

Twórcy

autor

Lenik K.

• Lublin University of Technology, Fundamentals of Technology Faculty, Nadbystrzycka 38 Street, 20-618 Lublin, Poland

autor

Korga S.

• Lublin University of Technology, Fundamentals of Technology Faculty, Nadbystrzycka 38 Street, 20-618 Lublin, Poland

autor

Kalinowska-Ozgowicz E.

• Lublin University of Technology, Fundamentals of Technology Faculty, Nadbystrzycka 38 Street, 20-618 Lublin, Poland

Bibliografia

• 1. Bathe K.: Finite Element Procedures, Prentice- Hall, 1996.
• 2. Hughes T. J. R.: The Finite Element Method: Linear Static and Dynamic Finite Element Analysis, Prentice Hall 2000.
• 3. Korga S., Duda A., Ciekanowski Z.: Capabilities of using FEM in sheet-metal forming, Works of the School of Materials Engineering, Wydawnictwo Naukowe Akapit 2014.
• 4. Lenik K., Borowski G.: Stand for testing friction processes. Patent WUP PL-170088B1 (in Polish).
• 5. Gabryszewski Z., Gronostajski J.: Mechanics of plastic working processe, PWN, Warszawa 1991.
• 6. Korga S., Lenik K.: Modeling friction resistance for specific conditions of extrusion, extrusion and pulling processes. Advances in Science and Technology, nr 4, 2010, 85–90.
• 7. Korga S., Lenik K.: FEM applications to model friction processes in plastic strain conditions. Archives of Materials Science and Engineering, Volume 41, 2010, 121–124.
• 8. Korga S., Lenik K.: Deform 3D and Solidworks FEM tests in conditions of sliding friction. Archives of Materials Science and Engineering, Volume 56, 2012, 89–92.
• 9. Korga S.: The use of Finite Element Method in the research of theoretical and Experimental sliding friction under plastic strain, PhD thesis (in Polish) Lublin University (2016).Kusiak Cz.: Adhesion of metals and sliding friction.(in Polish), Tribologia 2007, 391–398.
• 10. Kusiak Cz.: Measurement of the tangent and normal components of the force of interaction between two surfaces in the process of friction with adhesion taken into account. (in Polish), Tribologia 2005, 147–153.
• 11. Wierzcholski K.: Optimum net for numerical Reynolds solutions in tribology, Tribologia 1/2014, 107–125.
• 12. Korga S., Lenik K., Kalinowska-Ozgowicz E., Ozgowicz W.: Design of the liquid flow apparatus with using FEM module, 22nd International Conference on Materials and Technology -22 ICM&T, 20–22 October 2014, Potroź, Slovenia – book of abstracts – 2014, 142–142.
• 13. Lenik K., Korga S., Kalinowska-Ozgowicz E.: Determination of Frictional Resistance in the Model Forming Process by Finite Element Method with Consideration Given to Plastic Strain of the Material 24th International Conference on Materials and Technology: 28–30 September 2016, Portorož, Slovenia: program and book of abstracts – 2016, 103–103.
• 14. Gutowski P., Leus M.: Experimental investigation of friction force reduction in sliding motion with simultaneous tangential and normal vibrations, Tribologia 1/2017, 45–50.
• 15. Chronowska-Przywara K., Kot M.: Finite element modelling of deformation and stress in the coating-substrate systems during scratch tests- (in Polish), Tribologia 4/2015.
• 16. Holmberg K., Laukkanen A., Ronkainen H., Wallin K.: Tribological analysis of fracture conditions in thin surface coatings by 3D FEM modelling and stress simulations Volume 38, Issues 11–12, November 2005–December 2006, 1035–1049.
• 17. Klocke F., Beck T., Hoppe S., Krieg T., Müller N., Nöthe T., Sweeney K.: Examples of FEM application in manufacturing technology. Journal of Materials Processing Technology Volume 120, Issues 1–3, 15 January 2002, 450–457.
• 18. Blicharski M., Gorczyca St.:Recrystallization with the second phase (in Polish) Śląsk, Katowice 1980.
• 19. Korbel A.: Scripta Metallurgical et Materialia, The model of microshear banding in metals, 24, 7 1990, 1229.
• 20. Korbel A.: Advance in Cristal Plasticity, Kingston, 43, 1992.

Uwagi

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