Modeling and numerical analysis of the process of punching aluminum sheets taking into account punch wear

• Autorzy: Bohdal Łukasz , Kośka Katarzyna , Miksza Mateusz , Patyk Radosław , Kalata Franciszek

Identyfikatory

DOI

10.30464/jmee.2022.6.1.13

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents a modeling and analysis algorithm as well as the results of simulation tests with the use of FEM of a process of punching aluminum sheets used for casings. In industrial practice, the difficulty lies in the correct selection of punching clearance. In order to predict the effect of clearance on the quality of the edge cut, a numerical model was developed taking into account the geometric and physical nonlinearity with damage. The model makes it possible to simulate all the phases of the cutting process, including the fracture phase, which is of key importance to the formation of the workpiece edge. A new approach of creating a real geometry of the punch edge was presented. The geometries developed take into account the most common defects of the punch cut edges. Owing to this, it is possible to predict the course of the proces depending on the type and degree of the wear of the cutting edges of the punch. The results obtained showed that for clearances below the value of a = 0.16 mm, the crack has the shape of a straight line. Clearance values a = 0.16 mm and below allow one to obtain a perpendicular shear area and a considerable width of the smooth cutting zone. As the clearance increases, the width of the cutting zone decreases. Punch wear significantly reduces the smooth zone and it increases perpendicular deviation of cut surface.

Słowa kluczowe

EN

blanking; FEM; finite element method; aluminum sheet; blanking clearance; punch wear

PL

wykrawanie; MES; metoda elementów skończonych; blacha aluminiowa; zużycie stempla

• Wydawca: Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Koszalińskiej
• Czasopismo: Journal of Mechanical and Energy Engineering
• Rocznik: 2022
• Tom: Vol. 6, No 1
• Strony: 13--20
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Bohdal Łukasz

• Faculty of Mechanical Engineering, Department of Mechanics and Construction, Koszalin University of Technology, Raclawicka 15-17, 75-620, Koszalin, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-8085-9530+

autor

Kośka Katarzyna

• Doctoral School of the Koszalin University of Technology, Śniadeckich 2, 75-900 Koszalin

• https://orcid.org/0000-0002-1765-8859

autor

Miksza Mateusz

• Doctoral School of the Koszalin University of Technology, Śniadeckich 2, 75-900 Koszalin

• https://orcid.org/0000-0002-4215-2665

autor

Patyk Radosław

• Faculty of Mechanical Engineering, Department of Mechanics and Construction, Koszalin University of Technology, Raclawicka 15-17, 75-620, Koszalin, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-3148-5488

autor

Kalata Franciszek

• EMET Sp. z o.o. - Producer of casings and metal elements, Bugno 3, 78-400 Szczecinek

Bibliografia

• 1. Babouri M.K.; Ouelaa N.; Djebala A.: Temporal and frequential analysis of the tools wear evolution, Mechanika, vol. 20 (2), 2014, s. 205-212.
• 2. Bohdal Ł.: Teoretyczne i doświadczalne podstawy optymalizacji procesów cięcia mechanicznego stopów metali lekkich i stali elektrotechnicznych. Monografia Wydziału Mechanicznego nr 344, Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Koszalińskiej, Koszalin 2018, ISSN 0239-7129, ISBN 978-83-7365-481-5. (in Polish).
• 3. Bohdal L.; Kukielka L.: Application of variational and FEM methods to the modelling and numerical analysis of guillotining process for geometrical and physical nonlinearity, Mechanika, vol. 20 (2), 2014, s. 197-204.
• 4. Czyżewski K.: Zapewnienie dokładności wymiarowo-kształtowej przedmiotu obrabianego przez kontrolę wielkości zużycia narzędzia, Praca dyplomowa inżynierska, Politechnika Koszalińska, Koszalin 2016. (in Polish).
• 5. Falconnet E.; Chambert J.; Makich H.; Monteil G.: Prediction of abrasive punch wear in copper alloy thin sheet blanking, Wear, vol. 338-339, 2015, pp. 144÷154.
• 6. Gąsiorek D.: Badania modelowe i doświadczalne procesów dynamicznych cięcia gilotynowego pakietu blach poligraficznych, Monografia. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2013. (in Polish)
• 7. Hernandez J.J.; Franco P.; Estrems M.; Faura F.: Modelling and experimental analysis of the effects of tool wear on form errors in stainless steel blanking, Journal of Materials Processing Technology, vol. 180, 2006, pp. 143÷150.
• 8. Klaasen H.; Kübarsepp J.: Wear of advanced cemented carbides for metalforming tool materials, Wear, vol. 256, 2004, pp. 846÷853.
• 9. Kut S.; Mucha J.; Stachowicz F.: Ocena zużycia narzędzi przy wykrawaniu blach prądnicowych. Rudy i metale nieżelazne. SIGMA-NOT, Warszawa 2001, R46 2001 nr 11, s. 535-538 (in Polish)
• 10. Mucha J.: Wykrawalność blach prądnicowych. Rozprawa doktorska. Rzeszów 2004. (in Polish)
• 11. Mucha J.; Tutak J.: Analysis of the influence of blanking clearance on the wear of the punch, the change of the burr size and the geometry of the hook blanked in the hardened steel sheet, Materials, 12, 1261, 2019, s. 1-16.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).