Analiza parametrów siłowo-energetycznych procesu plastycznego kształtowania segmentowego

• Autorzy: Grosman F.

Warianty tytułu

EN

Analysis of force and energy parameters of the segment forming process

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

W artykule opisano przebieg procesu segmentowego kształtowania plastycznego, który można zaliczyć do grupy procesów przyrostowego kształtowania plastycznego metali. Proces ten jest szczególnie korzystny dla wytwarzania elementów integralnych dla lotnictwa. Dla procesu kształtowania modelowego elementu integralnego przeprowadzono analizę parametrów siłowo-energetycznych dla dwóch sposobów jego realizacji: - dla zadanej wielkości wgłębienia w pojedynczym przejściu rolek dociskowych (położenie płyty oporowej jest każdorazowo przemieszczane o wielkość zadanego wgłębienia), - dla wymuszonej naciskiem prasy stałej prędkości przemieszczania płyty oporowej (w tym wariancie odkształcania płyta oporowa jest przemieszczana suwakiem prasy). Omówiono przeprowadzone pomiary siły i przemieszczeń występujących w procesie wykonywania modelowej odkuwki. Dokonano analizy rozkładu sił przenoszonych przez rolki dociskowe na segmenty narzędzi kształtujących. Określono wzajemne relacje pomiędzy ruchem rolek dociskowych a przemieszczeniem segmentów wgłębiających się w kształtowany materiał. Przeprowadzono obliczenia dla wyznaczonych doświadczalnie wielkości średnich nacisków jednostkowych uzyskanych w próbach wciskania pojedynczych segmentów w odkształcany materiał (stop Al). Wyznaczono rozkłady sił w elementach przenoszących siłę nacisku narzędzi na odkształcany materiał oraz obliczono pracę wykonaną przez siły składowe i pracę całkowitą. Dokonano porównania sił obliczonych dla obydwóch wariantów kształtowania i porównano te wartości z wielkościami sił wyznaczonymi eksperymentalnie w procesie kształtowania na prasie hydraulicznej wyposażonej w przyrząd do kształtowania segmentowego. Uzyskane rezultaty przedstawiono w formie graficznej i analitycznej.

EN

This article describes the progression of the segment forming process, which can be considered part of the group of incremental metal forming processes. This process is particularly advantageous for manufacturing integral elements for the aviation industry. Analysis of the force and energy parameters of the process of forming a model integral element was conducted for two methods of its performance: - for the set indent size in a single pass of pressure rolls (position of the resistance plate is moved by the set indent size in every instance), - for constant resistance plate movement speed forced by the pressure exerted by the press (in this deformation variant, the resistance plate is moved by the press slide). Measurements of forces and displacements occurring in the manufacturing process of the model forging are discussed. The distribution of forces carried by press rolls onto segments of forming tools was analyzed. Mutual relationships between the movement of press rolls and the displacement of segments indenting the formed material were determined. Calculations were carried out for experimentally determined values of mean unit pressing forces obtained in tests involving pressing individual segments into the deformed material (Al alloy). Force distributions in elements carrying the tools’ pressing force onto the deformed material were determined, and the work performed by component forces and total work were calculated. A comparison of forces calculated for both forming variants was conducted, and these values were compared to the force values determined experimentally in the forming process performed on a hydraulic press equipped with a segment forming attachment. Obtained results are presented in graphical and analytical form.

Słowa kluczowe

PL

kształtowanie przyrostowe; kształtowanie segmentowe; parametry siłowo-energetyczne; analiza teoretyczna

EN

incremental forming process; segment forming process; force and energy parameters; theoretical analysis

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Obróbki Plastycznej
• Czasopismo: Obróbka Plastyczna Metali
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 28, nr 4
• Strony: 281--300
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Grosman F.

• Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, ul. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice, Poland

Bibliografia

• [1] Wiślicki T. 1964. Technologia budowy płatowców. Warszawa: Wydawnictwa NaukowoTechniczne
• [2] Groche P., D. Fritsche, E.A. Tekkaya, J.M. Allwood, G. Hirt, R. Neugebauer. 2007. „Incremental Bulk Metal Forming”. CIRP Annals – Manufacturing Technology 56: 635– 656.
• [3] Grosman F. 2015. „Rozwój procesów narastającego kształtowania plastycznego metali”. Obróbka Plastyczna Metali XXVI (1): 47–72.
• [4] Korbel A., P. Martin. 1986. „Microscopic versus macroscopic aspect of shear bands deformation”. Acta Metall. 34: 1905–1909.
• [5] Pęcherski R.B. 1996. „Finite deformation plasticity with strain induced anisotropy and shear banding”. Journal of Materials Processing Technology 60: 35–44.
• [6] Korbel A., W. Bochniak. 2013. „Lüders deformation and superplastic flow of metals extruded by KOBO method”. a Philosophical Magazine 93 (15): 1883–1913.
• [7] Korbel A., W. Bochniak, P. Ostachowski, L. Błaż. 2011. “Visco-Plastic Flow of Metal in Dynamic Conditions of Complex Strain Scheme”. Metallurgical and Materials Transactions A 42a, (September): 2881–2897.
• [8] Grosman F., Ł. Madej, S. Ziółkiewicz, J. Nowak. 2012. “Experimental and numerical investigation on development of new incremental forming process”. Journal of Materials Processing Technology 212: 2200–2209.
• [9] Grosman F., M. Tkocz, J. Pawlicki, B. Lipska. 2012. „Wytwarzanie elementów integralnych w procesie kształtowania segmentowego”. Hutnik – Wiadomości Hutnicze 8: 583–586.
• [10] Szyndler J., Ł. Madej, F. Grosman. 2012. „Analiza numeryczna płynięcia materiału w obszarze pojedynczych kowadełek w procesie kucia segmentowego”. Hutnik – Wiadomości Hutnicze 8: 583–586.
• [11] Szyndler J., L. Madej. 2015. “Metalforming methods dedicated for aerospace industry”, Computer Methods in Materials Science 15 (2): 294–310.
• [12] Grosman F., Ł. Madej, S. Ziółkiewicz, J. Nowak. 2012. “Experimental and numerical investigation on development of new incremental forming process”. Journal of Materials Processing Technology 212: 2200–2209.
• [13] Nowak J., Ł. Madej, F. Grosman, M. Pietrzyk. 2010. “The material flow analysis in the modified orbital forging technology”. Materials Science Forum 654–656: 1622–1625.
• [14] Szyndler J., F. Grosman, M. Tkocz, Ł. Madej. 2016. “Numerical and experimental investigation of the innovatory incremental forming process dedicated for the aerospace industry”. Metallurgical and Materials Transactions 47A (November): 5522–5533.

Uwagi

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