Analiza trwałości wkładek matrycowych do kucia na gorąco widłaka wykonanych ze stali 1.2343 i UNIMAX

• Autorzy: Gronostajski Z. , Widomski P. , Kaszuba M.

Identyfikatory

DOI

10.15199/67.2018.8.2

Warianty tytułu

EN

Analysis of the durability of die inserts made of 1.2343 and UNIMAX steels used in hot forging process of biforked-type element

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł dotyczy zagadnienia trwałości narzędzi kuźniczych stosowanych w przemysłowym procesie kucia na gorąco. W pracy opisano próbę poprawy trwałości narzędzi przez dobór materiału narzędziowego. W pierwszej kolejności dokonano dokładnej analizy warunków pracy badanych narzędzi. W tym celu wykonano pomiary termowizyjne oraz przeprowadzono modelowanie numeryczne analizowanego procesu. Następnie przeprowadzono szczegółową analizę zużytych narzędzi wykonanych z obecnie stosowanej stali 1.2343. Na podstawie uzyskanych wyników i obserwowanego zużycia, podjęto decyzję o doborze innej stali narzędziowej o handlowej nazwie UNIMAX. W czasie testów eksploatacyjnych narzędzia wykonane ze stali UNIMAX umożliwiły kucie dwukrotnie większej liczby odkuwek. Ostatecznie efekt zwiększenia trwałości zweryfikowano przez przeprowadzenie kompleksowych badań narzędzi po ich eksploatacji. Badania te obejmowały: pomiar geometrii zużycia przez skanowanie 3D, badania mikroskopowe optyczne i SEM oraz badania mikrotwardości.

EN

This manuscript covers the results of the tool durability test performed to evaluate the tool’s material impact on the wear resistance of die inserts used in industrial hot forging process. First, the parameters of the forging process were measured and determined by FEM simulations to identify the working conditions of tools in the selected forging process. Next, the commonly used tools made 1.2343 steel were analyzed, because of its too low durability. For the purpose of comprehensive analysis of tool wear the 3D measurement was done using the measuring arm Romer Absolute 7520SI with RS3 laser scanner. Authors performed microscopic and SEM wear analysis to understand the reason of occurring wear. Base on the obtained results, the original steel material was replaced by different tool steel with the name Unimax, being produced by Böhler Uddeholm. Tools made of new material allowed to produce double number of forgings (16 000 pcs.), thanks to much higher durability. This effect was tested on many tools, from which one representative was selected for detailed investigations. Ultimately, the effect of increased durability was verified by carrying out comprehensive testing of selected tool made of Unimax and comparing it to the tool made of 1.2343 steel after finishing their exploitation. These tests included measurements of geometric wear by 3D scanning, optical and SEM microscopy and microhardness tests. The study explained the reasons for the increase in durability due to the material properties of the tool steels as well as the effectiveness of the applied heat treatments.

Słowa kluczowe

PL

kucie matrycowe; trwałość narzędzi; stal do pracy na gorąco

EN

die forging; tool life; hot work steels

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Rudy i Metale Nieżelazne Recykling
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 63, nr 8
• Strony: 9--18
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., fot., rys.

Twórcy

autor

Gronostajski Z.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczny, Katedra Obróbki Plastycznej i Metrologii, ul. Łukasiewicza 7-9, 50-371 Wrocław

autor

Widomski P.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczny, Katedra Obróbki Plastycznej i Metrologii, ul. Łukasiewicza 7-9, 50-371 Wrocław

autor

Kaszuba M.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Mechaniczny, Katedra Obróbki Plastycznej i Metrologii, ul. Łukasiewicza 7-9, 50-371 Wrocław

Bibliografia

• [1] Brucelle Olivier, Gerard Bernhart. 1999. "Methodology for service life increase of hot forging tools". Journal of Materials Processing Technology 87 (1-3): 237-246.
• [2] Dobrzański Leszek A. 2004. Metalowe materiały inżynierskie. Poznań: WNT.
• [3] Ebara Ryuichiro. 2011. "Fatigue and fracture behavior of forging die steels". W New trends and developments in automotive systems engineering, 47-65. ed. Marcello Chiaberge.
• [4] Gierzyńska-Dolna M. 2000. "Metodyka badań i kryteria oceny materiałów stosowanych na matryce kuźnicze". Obróbka Plastyczna Metali 11 (3): 13-18.
• [5] Głowacka Maria, praca zbiorowa. 1996. Metaloznawstwo. Gdańsk: Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej.
• [6] Gronostajski Zbigniew, Marek Hawryluk, Maciej Zwierzchowski, Marcin Kaszuba, Marcin Marciniak. 2011. "Analiza zmęczenia cieplnego stali WCLV stosowanej na matryce do kucia na gorąco". Rudy i Metale Nieżelazne 56 (11): 654-660.
• [7] Gronostajski Zbigniew, Marcin Kaszuba, Marek Hawryluk, Maciej Zwierzchowski. 2014. "A review of the degradation mechanisms of the hot forging tools". Archives of Civil and Mechanical Engineering 14 (4): 528-539.
• [8] Gronostajski Zbigniew, Marcin Kaszuba, Marek Hawryluk, Bartłomiej Nowak. 2015. "Trwałość narzędzi w procesach kucia". Obróbka Plastyczna Metali 26 (3): 255-270.
• [9] Hawryluk Marek. 2016. Metody analizy oraz zwiększania trwałości narzędzi kuźniczych stosowanych w procesach kucia matrycowego na gorąco. Radom: Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji.
• [10] Hawryluk Marek, Paweł Widomski, Jacek Ziemba. 2017. "Analiza przyczyn występowania nagłych uszkodzeń narzędzi kuźniczych". Obróbka Plastyczna Metali 28 (1): 75-92.
• [11] Kocańda Andrzej. 2003. Określenie trwałości narzędzia w obróbce plastycznej metali. W Informatyka w technologii metali, 148-188, pod red. Antoniego Pieli, Franciszka Grosmana, Jana Kusiaka i Macieja Pietrzyka. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej.
• [12] Muster Andrzej. 2002. Kucie matrycowe - projektowanie procesów technologicznych. Warszawa: Oficyna wydawnicza PW
• [13] Walkowicz Jan, Jerzy Smolik, Bertrand C., Ioncea A. 2005. "Obróbka cieplno-chemiczna a trwałość eksploatacyjna matryc do kucia na gorąco". Inżynieria Materiałowa 5: 281-284.
• [14] Weroński Andrzej. 1983. Zmęczenie cieplne metali. Warszawa: WNT.
• [15] Żmichorski E. 1976. Stale narzędziowe i obróbka cieplna narzędzi. Warszawa: WNT.

Uwagi

PL

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