Rozwój procesów narastającego kształtowania plastycznego metali

• Autorzy: Grosman F.

Warianty tytułu

EN

The development of incremental metal forming processes

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Poszukiwanie nowych możliwości oddziaływania na właściwości użytkowe wyrobów wytwarzanych w procesach obróbki plastycznej metali skupia się aktualnie na znajdywaniu rezerw jakie tkwią w procesach już znanych oraz znajdywaniu nowych, innowacyjnych procesów narastającego kształtowania plastycznego. Przeprowadzono klasyfikację procesów obróbki plastycznej i na tym tle podana została definicja procesów charakteryzujących się narastającym odkształceniem plastycznym. Opisane zostały procesy narastającego kształtowania plastycznego znajdujące się obecnie na etapie badań wstępnych. Scharakteryzowane zostały możliwe do osiągnięcia efekty i najistotniejsze cechy dla następujących procesów: wyciskania współbieżnego i promieniowego KOBO, cyklicznego wyciskania spęczającego, wyciskania przez kanał kątowy, kucia wspomagane działaniem dodatkowych, cyklicznych naprężeń ścinających (stycznych), walcowania z wymuszoną drogą odkształcenia, kształtowania segmentowego. W procesach tych ze względu na rewersyjny i cykliczny charakter sił kształtowania, przebieg odkształceń lokalnych jest niemonotoniczny. Dla procesów o niemonotonicznym i nieproporcjonalnym przebiegu odkształcenia konieczne jest uwzględnienie, w opisie funkcji naprężenia uplastyczniającego i odkształcenia granicznego, parametrów opisujących historię przebiegu odkształcenia plastycznego. Wykonano badania, w których próbki poddawane były prostym próbom rozciągania, ściskania i skręcania, rewersyjnego rozciągania ze ściskaniem, rewersyjnego skręcania oraz złożonym obciążeniom: rozciągania połączonego z rewersyjnym skręcaniem, ściskania połączonego z rewersyjnym skręcaniem. Na podstawie uzyskanych wyników wyznaczono graficznie i analitycznie funkcje opisujące wpływ historii obciążania na naprężenie uplastyczniające i odkształcenie graniczne. W podsumowaniu zestawiono najistotniejsze korzyści jakie można uzyskać w innowacyjnych, objętościowych procesach narastającego odkształcenia plastycznego.

EN

At the moment, seeking new possibilities of influencing utilization properties of products manufactured by the processes of metal forming is focused on reserves which can be found in the known processes and on finding new, innovative processes of incremental plastic forming. A classification of plastic forming processes has been performed and, on that background, definition of the processes characterized by incremental plastic strain has been stated. The processes of incremental plastic forming, currently at the stage of initial investigation, have been described. Achievable effects and the most important features have been described for the following processes: forward and radial extrusion by the KOBO method, cyclic extrusion upsetting, extrusion through an angular channel, forging boosted by additional shear stresses (tangential ones), rolling with forced deformation path, segmental forming. Due to the reversion and cyclic character of the forming forces, the progress of local deformations is not monotonic. For the processes not monotonic and unproportional progress of deformation, it is necessary to consider the parameters describing the history of plastic strain in the description of the functions of the yield stress and deformation limit. Examinations have been performed in which samples have been subjected to simple tensile tests , compression tests and reversion tensile and compression tests, tests of reversion twisting, as well as to complex loads: stretching combined with reversion twisting, compression combined with reversion twisting. Basing on the obtained results, the functions describing the influence of loading history on the yield stress and deformation limit, have been graphically and analytically determined. In the conclusion, the most important advantages which can be obtained in innovative volumetric processes of incremental plastic deformation.

Słowa kluczowe

PL

obróbka plastyczna; kształtowanie narastające; kształtowanie objętościowe; procesy innowacyjne

EN

metal forming; incremental forming; bulk forming; innovative processes

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Obróbki Plastycznej
• Czasopismo: Obróbka Plastyczna Metali
• Rocznik: 2015
• Tom: T. 26, nr 1
• Strony: 47--72
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Grosman F.

• Politechnika Śląska; Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii; Instytut Technologii Metali, Zakład Mechaniki i Przeróbki Plastycznej, ul. Z. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice, Poland

Bibliografia

• [1] Grosman F.: New opportunities in the fields of structure forming and decreasing the force parameters in metal forming processes. Materiały konferencyjne “MEFORM 2003”, Freiberg 26-28.03.2003.
• [2] Gronostajski Z., Grosman F., Jaśkiewicz K., Pawlicki J.: Effect of variable deformation path on material’s force-energy parameters and structure. Research in Polish Metallurgy At the Beginning of XXI Century. Committee of Metallurgy of the Polish Academy of Science. Kraków 2006, s. 347–368.
• [3] Niewielski G., Kuc D., Rodak K., Grosman F., Pawlicki J.: Influence of strain on the copper structure under controlled deformation path conditions. Journal of Achivements in Materials and Manufacturing Engineering vol. 17 nr 1–2 (2006), s. 109–112.
• [4] Gronostajski Z., Misiołek W.: The effect of cyclic strain path on the properties and structure of CuAl10 aluminium bronze. J. Mater. Proc. Technol. nr 155–156 (2004), s. 1138–1143.
• [5] Pawlicki J.: Wpływ historii odkształcenia na naprę- żenie uplastyczniające w procesach odkształcenia plastycznego na zimno. Monografia. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2012.
• [6] Pawlicki J., Grosman F.: Analiza efektów siłowoenergetycznych dla procesów z wymuszoną drogą odkształcenia. Rudy i Metale Nieżelazne nr 10–11 (2003), s. 479–483.
• [7] Pawlicki J., Grosman F.: Analysis of power-energy effects for processes with forced deformation path. Archives of Civil and Mechanical Engineering vol. IV nr 3 (2004), s. 45–55.
• [8] Grosman F., Pawlicki J.: Concepts of technological applications in controlled deformation of materials. Proceedings of the 7th International Conference on Technology of Plasticity , oct.27-nov.1, 2002, Yokohama. Japan Advanced technology of plasticity vol. 1, s. 1219–1224.
• [9] Grosman F.: Charakterystyki technologicznej plastyczności materiałów – stan aktualny a oczekiwania. Rudy i Metale Nieżelazne nr 10–11 (2003), s. 466–468.
• [10] Grosman F., Tkocz M.: Application of the formability limit function in prediction of the material fracture. Archives of Civil and Mechanical Engineering vol. IV nr 3 (2004), s. 78–84.
• [11] Pawlicki J., Grosman F.: Naprężenie uplastyczniające materiałów metalicznych w warunkach cyklicznie zmiennych złożonych stanów obciążeń. Hutnik Wiadomości Hutnicze nr 5 (2007), s. 239–243.
• [12] Groche P., Fritsche D., Tekkaya E.A, Allwood J.M., Hirt G., Neugebauer R.: Incremental Bulk Metal Forming. Annals of the CIRP vol. 56/2/2007, s. 635–656.
• [13] Korbel A., Bochniak W.: Lüders deformation and superplastic flow of metals extruded by KOBO method. A Philosophical Magazine vol. 93 nr 15 (2013), s. 1883–1913.
• [14] Korbel A., Bochniak W., Ostachowski P., Błaż L.: Visco-Plastic Flow of Metal in Dynamic Conditions of Complex Strain Scheme. Metallurgical and Materials Transactions A vol. 42a September (2011), s. 2881–2897.
• [15] Richert J.: Innowacyjne metody przeróbki plastycznej metali. Wydawnictwa AGH, Kraków 2010.
• [16] Grosman F., Pawlicki J.: Niekonwencjonalne sposoby kształtowania objętościowego. Hutnik Wiadomości Hutnicze nr 5 (2008), s. 231–235.
• [17] Bochniak W., Korbel A., Szyndler R., Hanarz R., Stalony-Dobrzański F., Błaż L., Snarski P.: New forging method of bevel gears from structural steel. Journal of Materials Processing Technology vol. 173 (2006), s. 75–83.
• [18] Cyganek Z., Grosman F.: Influence of MEFASS rolling parameters on temperature of formed strip. Acta Metallurgica Slovaca vol. 13 nr 2 (2007), s. 156–162.
• [19] Grosman F., Cyganek Z.: The research of rolling process with cyclic change of the strain path. Metal Forming Conference 2008. Steel Research International vol. 79 (2008), Special Edition, s. 453–458.
• [20] Milenin A., Grosman F., Madej L., Pawlicki J.: Development and validation of the numerical model of rolling process with cyclic horizontal movement of rolls. Steel Research International vol. 81 (2010), s. 204–209.
• [21] Grosman F., Cyganek Z.: The research of rolling process with cyclic change of the strain path. Metal Forming Conference 2008. Steel Research International vol. 79 (2008), Special Edition, s. 453–458.
• [22] Nowak J., Madej L., Plewiński A., Ziółkiewicz S., Grosman F., Pietrzyk M.: Recent development in orbital forging technology, Mat. Konf. Esaform 2008, Lyon, 1-4, CD. [
• [23] Nowak J., Madej L., Pietrzyk M., Plewiński A., Ziółkiewicz S., Grosman F.: Computer aided technology design for the modified orbital forging. 9th ICTP 2008 Gyeongju, Korea, s. 1949–1954.
• [24] Nowak J., Madej L, Pietrzyk M., Grosman F., Ziółkiewicz S, Plewiński A.: The incremental forming approach based on the modified classical orbital forging technology. Materials Science and Technology (MS&T) 2009, October 25–29, 2009, Pittsburgh, Pennsylvania.
• [25] Grosman F., Madej L., Ziółkiewicz S., Nowak J: The new incremental forming process. Metalurgia (2010), s. 223–241.
• [26] Nowak J., Madej L., Grosman F., Pietrzyk M.: The material flow analysis in the modified orbital forging technology. Materials Science Forum nr 654–656 (2010), s. 1622–1625.
• [27] Grosman F., Tkocz M., Pawlicki J., Lipska B.: Wytwarzanie elementów integralnych w procesie kształtowania segmentowego. Hutnik R. 79 nr 8 (2012), s. 583–586.
• [28] Madej L, Węglarczyk S, Grosman F.: Numerical modeling of bulk metal forming processes with induced strain path change. Computer Methods in Materials Science vol. 9 nr 2 (2009), s. 234–240.
• [29] Pęcherski R.B.: Opis deformacji plastycznej metali z efektami mikropasm ścinania. Praca habilitacyjna, Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN 1998.
• [30] Grosman F.: Application of a Flow Stress Function in Programmes for Computer Simulation of Plastic Working Processes. Journal of Materials Processing Technology vol. 64 (1997), s. 169–180.
• [31] F. Grosman: Criteria of flow stress function choice for numerical simulation of plastic forming processes. Mat. Konf. International Conference on Thermomechanical Processing of Steels and Other Materials, THERMEC’97, 1–11 July 1997, University of Wollongong, Australia, vol. II, s. 2047–2052.
• [32] Grosman F., Pawlicki J.: Wpływ parametrów ściskania z oscylacyjnym skręcaniem na technologiczną plastyczność metali. Rudy i Metale Nieżelazne nr 10–11 (2005), s. 590–594.