Forming of Hollow Shaft Forging From Titanium Alloy Ti6Al4V by Means of Rotary Compression

• Autorzy: Tomczak J. , Pater Z. , Bulzak T.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amm-2015-0069

Warianty tytułu

PL

Kształtowanie odkuwki drążonego wałka ze stopu tytanu Ti6Al4V metodą obciskania obrotowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents chosen results of theoretical-experimental works concerning forming of hollow shafts forgings from titanium alloys, which are applied in aviation industry. At the first stage of conducted analysis, the forging forming process was modeled by means of finite element method. Calculations were made using software Simufact Forming. On the basis of performed simulations optimal parameters of rotary compression process were determined. Next, experimental tests of forging forming in laboratory conditions were made. For the research needs, a forging aggregate, designed by the Authors, was used. Conducted research works confirmed the possibility of metal forming (by means of rotary compression) of hollow shafts from hard workable titanium alloys. Numerous advantages of rotary compression process, make it attractive both for low series production (aircraft industry) and for mass production (automotive industry).

PL

W opracowaniu przedstawiono wybrane wyniki prac teoretyczno - doświadczalnych dotyczące kształtowania odkuwek drążonych wałków ze stopów tytanu, które znajdują zastosowanie w przemyśle lotniczym. W pierwszym etapie prowadzonych rozważań, zamodelowano proces kształtowania odkuwki, wykorzystując w tym celu metodę elementów skończonych. Obliczenia wykonano w programie Simufact Forming. Na podstawie wykonanych symulacji określono optymalne parametry procesu obciskania obrotowego. Następnie przeprowadzono próby doświadczalne kształtowania odkuwek w warunkach laboratoryjnych. Do badań wykorzystano kuźniczy agregat, który został zaprojektowany przez autorów. Przeprowadzone badania potwierdziły możliwość kształtowania plastycznego (metodą obciskania obrotowego) drążonych wałków z trudnoobrabialnych stopów tytanu. Szereg zalet, którymi cechuje się proces obciskania obrotowego czynią ten proces atrakcyjnym zarówno dla produkcji małoseryjnej (przemysł lotniczy), jak również produkcji wielkoseryjnej (przemysł motoryzacyjny).

Słowa kluczowe

EN

rotary compression; hollow forgings; titanium alloys; FEM; experiment

PL

obciskanie obrotowe; odkuwki; stopy tytanu; FEM; eksperyment

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 60, iss. 1
• Strony: 419--425
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys.

Twórcy

autor

Tomczak J.

• Mechanical Department, Lublin University of Technology, 36 Nadbystrzycka, 20-618 Lublin, Poland

autor

Pater Z.

• Mechanical Department, Lublin University of Technology, 36 Nadbystrzycka, 20-618 Lublin, Poland

autor

Bulzak T.

• Mechanical Department, Lublin University of Technology, 36 Nadbystrzycka, 20-618 Lublin, Poland

Bibliografia

• [1] P. Kettner, F. Schmieder, Manufacturing of hollow transmission shaft via bulk - metal forging. Journal of Material Processing Technology 71, 113-118 (1997).
• [2] R. Melechow, K. Tubielewicz, W. Błaszczuk, Tytan i jego stopy. Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2004.
• [3] M. J. Donachie, Titanium. A Technical Guide. Second edition. ASM International, 2000.
• [4] A. Bylica, J. Sieniawski, Tytan i jego stopy. PWN, Warszawa 1985.
• [5] A. V. Fishigoit, B. A. Kolaczew, Strength tests in hydrogen in airspace industry. Fiziko-chimiczeskaja miechanika matieri-ałow, 4, 151-154 (1997).
• [6] Titanium and Titanium Alloys. Welding handbook. Vol. 4, Materials and Applications, part 2. American welding Society, Miami 1998.
• [7] S. Urankar, M. Lovell, C. Morrow, K. Kawada, Establishment of failure conditions for the cross-wedge rollingof hol-low shafts. Journal of Materials Processing Technology 177, 545-549 (2006).
• [8] J. Tomczak, Z. Pater, Analysis of metal forming process of a hollowed gear shaft. Metalurgija 51, 4, 497-500 (2012).
• [9] F. Wojtkun, J. Słoncew, Materiały specjalnego przeznaczenia. Poltechnika Radomska, Radom, 1999.
• [10] Z. Pater, J. Tomczak, Method for plastic forming of toothed shafts. Patent europejski nr EP2422898, 2013.
• [11] Z. Pater, J. Tomczak, Rotary Compression of Hollow Parts by Cross Rolling. Patent europejski nr EP2422896, 2013.
• [12] Z. Pater, J. Tomczak, J. Bartnicki, M. R. Lovell, P. L. Menezes, Experimental and numerical analysis of helical - wedle rolling process for producing steel balls. International Journal of Ma-chine Tools & Manufacture 67, 1-7 (2013).
• [13] J. Tomczak, Z. Pater, J. Bartnicki, Skrew Rolling of Balls in Multiple Helical Impressions, Archives of Metallurgy and Materials 58, 4, 1171-1176 (2013).
• [14] Simufact.material 2012. 0.0.14871, simufact engineering gmbh, Hamburg.
• [15] A. Gontarz, Z. Pater, K. Drozdowski, Kucie na młocie odkuwki felgi ze stopu tytanu Ti6Al4V; Archives of Metallurgy and Materials 57, 4, 1239-1246 (2012).
• [16] A. Gontarz, Z. Pater, A. Tofil, Numerical Analysis of uncon-ventional forging process of hollowed shaft from Ti-6Al-4V; Journal of Shanghai Jiaotong University 16 (2), 157-161 (2011).