Analiza numeryczna procesu wieloetapowego kształtowania odkuwki drążonej z kołnierzem zewnętrznym z wsadu rurowego

• Autorzy: Winiarski Grzegorz , Bulzak Tomasz , Wójcik Łukasz

Identyfikatory

DOI

10.15199/24.2023.2.2

Warianty tytułu

EN

Numerical analysis of the multi-stage process of shaping a hollow forging with an external flange from a tubular billet

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono nową metodę kształtowania wyrobów drążonych z kołnierzami z wsadu rurowego. Technologia polega na kilkuetapowym wytwarzaniu odkuwki z zastosowaniem technologii przepychania, nowej metody wyciskana z ruchomą tuleją oraz spęczania. Weryfikację zaproponowanej metody kucia na zimno przeprowadzono w oparciu o obliczenia numeryczne wykonane w programie Deform-2D/3D wykorzystującym metodę elementów skończonych. Założono, że materiałem wsadowym jest rura z stali 42CrMo4 o znormalizowanych wymiarach przekroju poprzecznego. Analizie poddano dwa warianty procesu różniące się kinematyką trzpienia. Zastosowano trzpień przemieszczający się z taką samą prędkością jak stempel oraz trzpień nieruchomy. W ramach wyników przedstawiono progresję kształtu odkuwki, rozkłady naprężeń, odkształceń, temperatur, wartości całki Cockrofta Lathama oraz parametry siłowe. Analiza uzyskanych wyników potwierdziła słuszność zaproponowanej metody.

EN

The paper presents a new method of shaping hollow products with flanges from a tubular billet. The technology consists in a multistage forming of the forgings using the extrusion technology, a new extrusion method with a movable sleeve and upsetting. The verification of the proposed cold forging method was carried out on the basis of numerical calculations made in the Deform-2D/3D program using the finite element method. It was assumed that the billet material is a 42CrMo4 steel tube with standardized cross-sectional dimensions. Two variants of the process with different mandrel kinematics were analyzed. A mandrel moving at the same speed as the punch and a stationary mandrel were used. As part of the results, the progression of the forging shape, stress distributions, strains, temperatures, Cockroft-Latham integral values and force parameters were presented. The analysis of the obtained results confirmed the correctness of the proposed method.

Słowa kluczowe

PL

obróbka plastyczna; wyciskanie; MES; wyroby drążone

EN

metal forming; extrusion; FEM; hollow parts

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Hutnik, Wiadomości Hutnicze
• Rocznik: 2023
• Tom: Vol. 90, nr 2
• Strony: 9--15
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Winiarski Grzegorz

• Politechnika Lubelska, Wydział Mechaniczny, Katedra Obróbki Plastycznej Metali

• https://orcid.org/0000-0001-5286-6285

autor

Bulzak Tomasz

• Politechnika Lubelska, Wydział Mechaniczny, Katedra Obróbki Plastycznej Metali

• https://orcid.org/0000-0002-0525-8321

autor

Wójcik Łukasz

• Politechnika Lubelska, Wydział Mechaniczny, Katedra Obróbki Plastycznej Metali

• https://orcid.org/0000-0001-8623-1835

Bibliografia

• [1] T. Schiemann, M. Liewald, C. Beiermeister, M. Till, Influence of process chain on fold formation during flange upsetting of tubular cold forged parts, Procedia Engineering, vol.81, 2014, s.352-357.
• [2] R. Balendra, Y. Qin, Injection forging: engineering and research, Journal of Materials Processing Technology, vol.145, 2004, s.189-206.
• [3] Y. Qin, R. Balendra, An approach for the forming of large-thick- ness-flange components by injection forging. Journal of Materials Processing Technology, vol.145, 2004, s.153-162.
• [4] Aliiev, L.Aliiev, N. Grudkin, I. Zhbankov, Prediction of the variation of the form in the processes of extrusion, Metallurgical and Mining Industry, Vol. 3, nr 7, 2011, s:17-22.
• [5] Z. Wang, J. Lu, Z.R. Wang, Numerical and experimental research of the cold upsetting-extruding of tube flanges. Journal of Materials Processing Technology, vol. 110, 2001, s. 28–35.
• [6] X.L. Hu, Hu Wang, Numerical simulation and experimental study on the multi-step upsetting of a thick and wide flange on the end of a pipe. Journal of Materials Processing Technology, vol. 151, 2004, s. 321–327.
• [7] Z. Wang, J. Lu, Z.R. Wang, Numerical and experimental research of the cold upsetting–extruding of tube flanges, Journal of Materials Processing Technology Vol. 110, 2001, s. 28-35.
• [8] K. Srinivasan, P. Venugopal, Adiabatic and friction heating on the open die extrusion of solid and hollow bodies, Journal of Materials Processing Technology 70, 1997, s.170-177.
• [9] S. Zhao, S. Fan, G. Yan, Study on the material characteristic and process parameter of the open-die warm extrusion process of spline shaft with 42CrMo steel, Journal of alloys and compounds 571, s.15-20.
• [10] S. Karthik, V. Polapally, Direct and inverted open die extrusion (ODE) of rods and tubes. Journal of Materials Processing Technology 153-154, 2004, s.765-770.
• [11] J. Bartnicki, Studium przepychania obrotowego. Politechnika Lubelska, Lublin. 2014.
• [12] P.A.Rosa, J.M.C.Rodrigues, P.A.F.Martins. Internal in version of thin walled tubes using a die: experimental and theoretical investigation. International Journal of Machine Tools & Manufacture, vol. 44, 2004, s. 775–784.
• [13] P.A.R.Rosa, J.M.C.Rodrigues, P.A.F.Martins, External inversion of thin walled tubes using a die: experimental and theoretical investigation. International Journal of Machine Tools & Manufacture, vol. 43, 2003, s. 787–796.
• [14] X. M.Qiu, L. H. He, X. H. Yu, An improved theoretical model of a metal tube under free external inversion. Thin-Walled Structures, vol. 80, 2014, s. 32–37.
• [15] G. Samołyk. Investigation of the cold orbital forging process of an AlMgSi alloy bevel gear. Journal of Materials Processing Technology, vol. 213, 2013, s. 1692–1702.
• [16] G. Samołyk. Studies on stress and strain state in cold orbital forging a AlMgSi alloy flange pin. Archives of Metallurgy and Materials, vol. 58, nr 4, 2013, s. 1143–1189.
• [17] G.Samołyk. Studium procesu prasowania obwiedniowego tulei kołnierzowych. Politechnika Lubelska, Lublin 2016.