Ocena powstawania pęknięć na powierzchni obudowy filtra paliwa gazowego

• Autorzy: Samolczyk J.

Warianty tytułu

EN

Evaluation of cracking on the surface of gas fuel filter housing

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Celem kształtowania wyrobów metodami obróbki plastycznej jest nadanie materiałowi żądanego kształtu przez wywołanie w nim odpowiednich odkształceń plastycznych materiału bez naruszenia spójności materiału. Kształtowanie wyrobów z aluminium i jego stopów – mimo, że jest od dawna powszechnie stosowane – nastręcza wiele trudności technologicznych. W warunkach przemysłowych bardzo często pojawiają się różne wady wyrobów kształtowanych plastycznie na zimno. Do szczególnie niebezpiecznych wad należą utrata stateczności lub pęknięcia kształtowanych wyrobów. W nowoczesnej technologii, do wytwarzania wyrobów precyzyjnych coraz częściej wykorzystuje się niekonwencjonalne procesy, zapewniające uzyskanie wysokiej dokładności wymiarowej przy zachowaniu minimalnych strat materiałowych powstających w trakcie wykańczającej obróbki skrawaniem. Stosuje się różne procesy kształtowania plastycznego metali na zimno, gdyż w takich warunkach można otrzymać bardzo dokładne wyroby bez lub prawie bez naddatków na obróbkę skrawaniem, czyli wyroby typu „net shape” lub „near net shape”. W procesach plastycznego kształtowania na zimno następuje znaczne umocnienie metalu, które przyczynia się do stopniowego obniżania zdolności do odkształceń plastycznych. W procesie kształtowania korpusów filtrów paliwa gazowego połączono dwa procesy przebiegające jednocześnie: − proces wyciskania złożonego, w którym następuje jednoczesne płynięcie metalu w dwóch kierunkach; w kierunku współbieżnym (kształtowanie krućca) oraz w kierunku przeciwbieżnym (kształtowanie tuby); w procesie tym występuje trójosiowe nierównomierne ściskanie, sprzyjające zachowaniu spójności materiału; − proces wywijania obrzeża tuby podczas końcowej fazy procesu wyciskania; w procesie tym dominują naprężenie rozciągające, sprzyjające pękaniu materiału. Celem niniejszej pracy jest przeprowadzenie analizy przyczyn utraty spójności materiału w procesie kształtowania na zimno tub filtrów paliwa gazowego. Podczas opracowywania metodyki badań, wzięto pod uwagę fakt, że częstość występowania zjawiska pękania ścianki korpusu filtrów paliwa gazowego wynosi: w przypadku pierwszego dostawcy około 10–12%, a w przypadku drugiego 20 sztuk na 100 000 krążków. W pracy przedstawiono wyniki badań obudowy filtra paliwa gazowego. Badano strukturę i wybrane własności materiałów wyjściowych, półwyrobów, wyrobów gotowych i wyprasek pękniętych. Na podstawie przeprowadzonych wstępnych badań podjęto próbę określenia wad materiału, które prowadzą do naruszenia spójności materiału i powstawania pęknięć ciągliwych. Wyniki badań eksperymentalnych wykazują, że istotny wpływ na powstanie wad ma czystość materiału wyjściowego i jego własności plastyczne.

EN

The purpose of shaping products using plastic working methods is to give a material the desired shape by generating the appropriate plastic deformations without breaking the cohesion. Shaping of products from aluminum and its alloys poses many technological difficulties despite the fact that it has been commonly applied for a long time. Various defects of cold-worked products very frequently appear under industrial conditions. Loss of cohesion or cracking are particularly dangerous defects. In modern technology, nonconventional processes that ensure achievement of high dimensional accuracy and minimal material losses during post-machining are employed. By using cold plastic working processes precise products or products with nearly no allowance for machining are manufactured, i.e. “net shape” or “near net shape” products. Metals are significantly hardened during cold plastic working processes leading to a gradual reduction of capacity for plastic deformation. During shaping of fuel gas filter housing two simultaneous processes are involved: − combined extrusion, in which metal flows in two directions: forward (shaping of the connector pipe) and reverse (tube shaping); non-uniform tri-axial compression enabling conservation of material cohesion are present in this process; − flanging of the tube rim during the final stage of the extrusion; tensile stresses fostering cracking of the material are dominant in this process. The goal of this paper was to investigate the causes of loss of cohesion during cold working of the fuel gas filter housings. As the research methodology was being prepared, it was accounted for that cracking frequency of fuel gas filter housings amounts to: approx. 10–12% in the case of the first Supplier, and 20 pieces per 100,000 disks in the case of the second Supplier. The microstructure and selected properties of initial material, semifinished product, ready product, and cracked moldings were studied. Based on preliminary studies, an attempt was made to identify defects in the material that lead to loss of the cohesion and further rupturing. The results of experimental tests indicate that the purity of the starting material and its plastic properties have a significant impact on the formation of defects.

Słowa kluczowe

PL

obudowa filtra paliwa gazowego; pękanie; struktura; własności plastyczne; tarcie; naprężenia własne

EN

gas fuel filter housing; cracking; structure; plastic properties; friction; residual stresses

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Obróbki Plastycznej
• Czasopismo: Obróbka Plastyczna Metali
• Rocznik: 2015
• Tom: T. 26, nr 3
• Strony: 203--218
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Samolczyk J.

• Instytut Obróbki Plastycznej, ul. Jana Pawła II 14, 61-139 Poznań, Poland

Bibliografia

• [1] Avitzur Boaz 1968. „Analysis of central bursting defects in extrusion and wire drawing”. Trans. ASME, Series B 90 (1) : 79-91.
• [2] Cockcroft M.G., Latham D.J. 1968. J. Inst Metals 96 : 2444-2477.
• [3] Bridgman Percy Williams 1964. Studies in large plastic and facture. Cambridge: Harvard University Press
• [4] Chitkara N.R., Adeyemi M.B. 1977 „Working pressure and deformation modes in forward extrusion of I and T shaped sections from square slugs”. In Proceedings of the 18th International MTDRConference, 1977, 289-301. London: Imperial College of Science.
• [5] Goswami R.K., Anandani R.C., Sikand R., Malik I.A., Gupta A.K. 1999 „Effects of extrusion parameters on mechanical properties of 2124 Al-SiCp stir cast MMCs”. Mater. Trans. JIM 40 (3) : 254-257.
• [6] Korbel Andrzej, Richert Maria, Richert Jan 1981 „Wpływ dużych odkształceń na rozwój pasm ścinania w aluminium”. Archiwum Hutnictwa, 26 (3) : 449-461.
• [7] Onuh S.O., Ekoja M., Adeyemi M.B. 2003 „Effects of die geometry and extrusion speed on the cold extrusion of aluminium and lead alloys”. Journal of Materials Processing Technology 132 : 274-285.
• [8] Pacanowski Jarosław, Zasadzinski Józef 1998 „The effect of selected parameters of aluminium extrusion on temperature changes in the die system”. Arch. Metall. 43 (4) : 389-398.
• [9] Peng Zhonggui, Sheppard Terry 2004 „Study of surface cracking during extrusion of aluminium alloy AA2014”, Materials Science and Technology 20 (Sept.) : 1179- 1191.
• [9] Piwnik Jan 1991 „Mechanika procesów wyciskania metali”. Politechnika Białostocka, Rozprawy naukowe 6.
• [10] Piwnik Jan 2010 Mechanika plastycznego płynięcia w zagadnieniach wyciskania metali Białystok: Wyższa Szkoła Ekonomiczna.
• [11] Schmoeckel Dieter, Schlotheim Gerold Frhr von, Wansel A. 1999 „Evaluation of the cold extrusion production process” In Proceedings of the First International Symposium on Environmentally Conscious Design and Inverse Manufacturing, 1999, Chapter 186, 414-419.