Computer aided design of manufacturing of automotive part made of magnesium alloy

• Autorzy: Ambroziński M. , Rauch Ł. , Paćko M. , Gronostajski Z. , Jaśkiewicz K. , Chorzępa W

Warianty tytułu

PL

Wspomagane komputerowo projektowanie procesu wytwarzania elementu nadwozia samochodu ze stopu magnezu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Evaluation of the possibility of substitution of steel part in the car body by the one made of AZ31 alloy was the objective of the paper. Bracket in the support of the steering wheel was selected for the analysis. Two criteria were selected to evaluate the possibility of using the Mg alloy part: i) stiffness of this part cannot be lower than that of the steel part, ii) Manufacturing of the part has to be possible. The objective of the research was a design of the shape of the bracket, that meets assumed criteria including manufacturing and assembly possibilities. The optimization task was formulated to reach this objective. Maximum stiffness of the part was the objective function and technological limitations were the constraints. Dimensions of the bracket were the optimization variables. Optimal shape was designed and numerical simulations were performed to evaluate possibility of stamping of this part. Simulations have shown that the decrease of the thickness is within of acceptable limits and that the strains are below the limiting strains. Thus, proposition of the shape of the magnesium alloy bracket, which can be safely manufactured by stamping, is the main output of the paper.

PL

Ocena możliwości zastąpienia stalowej części nadwozia sa-mochodu przez część zrobioną ze stopu magnezu była głównym celem pracy. Jako przykład do analizy wybrano wspornik w układzie kierowniczym. Dla oceny możliwości zastosowania części ze stopu magnezu przyjęto dwa kryteria: i) sztywność tej części nie może być niższa niż sztywność części stalowej, ii) Wytworzenie części w procesie tłoczenia musi być możliwe. Celem badań było zaprojektowanie kształtu wspornika, który spełniałby przedstawione kryteria. Wykorzystując metody optymalizacji zaprojektowano nowy kształt wspornika ze stopu magnezu. Za kryterium optymalizacji przyjęto maksimum sztywności wprowadzając minimum głębokości przetłoczenia jako ograniczenie technologiczne. Wymiary wspornika były zmiennymi decyzyjnymi. Wykonano symulacje numeryczne tłoczenia wspornika o optymalnym kształcie. Wyniki symulacji wykazały, że pocienienie materiału mieści się w dopuszczalnych granicach i że odkształcenia w całej części są poniżej odkształceń granicznych. Projekt wspornika, który może być bezpiecznie wytwarzany metodą tłoczenia, jest głównym osiągnięciem pracy.

Słowa kluczowe

EN

magnesium alloys; stamping; automotive parts; computer aided design

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Computer Methods in Materials Science
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 16, No. 4
• Strony: 177--186
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys.

Twórcy

autor

Ambroziński M.

• AGH University of Science and Technology, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Rauch Ł.

• AGH University of Science and Technology, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Paćko M.

• AGH University of Science and Technology, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Gronostajski Z.

• Politechnika Wrocławska, ul. Łukasiewicza 5, 50-371 Wrocław, Poland

autor

Jaśkiewicz K.

• Politechnika Wrocławska, ul. Łukasiewicza 5, 50-371 Wrocław, Poland

autor

Chorzępa W

• Kirchhoff Polska Sp. z o.o., ul. Wojska Polskiego, 39-300 Mielec, Poland

Bibliografia

• Ambroziński, M., Rauch, Ł., Packo, M., Gronostajski, Z., Kaczyński, P., Jaśkiewicz, K., Krawczyk, J., 2016, Komputerowe wspomaganie projektowania procesu tłoczenia w podwyższonych temperaturach na przykładzie wytwarzania elementu ze stopu magnezu AZ31 dla przemysłu motoryzacyjnego. Mechanik, 89, 59-62 (in Polish).
• Blawert, C., Hort, N., Kainer, K.U, 2004, Automotive applications of magnesium and its alloys. Transactions of the Indian Institute of Metals, 57, 397-408.
• Hadasik, E. Kuc, D. Niewielski, G. Śliwa, R., 2009, Rozwój stopów magnezu do przeróbki plastycznej, Hutnik- Wiadomości Hutnicze, 76, 580-584 (in Polish).
• Hofmann, H., Mattissen, D., Schaumann, T. W., 2009, Advanced cold rolled steels for automotive applications. Steel Research International, 80, 22-28.
• Kawalla, R., Oswald, M., Schmidt, C., Ullmann, M., Vogt, H.- P., Cuong, N.D., 2008a, New technology for the production of magnesium strips and sheets, Metalurgija, 47, 195-198.
• Kawalla, R., Ullmann, M., Oswald, M., Schmidt, C., 2006, Properties of strips and sheets of magnesium alloy produced by casting-rolling technology. Proc. 7th Int. Conf. on Magnesium Alloys and Their Applications, ed., Kainer, K.U., Dresden, 364-369.
• Kawalla, R, Lehmann, G., Ullmann, M., Vogt, 11.-P., 2008b, Magnesium semi-finished products for vehicle construction, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 8, 93-101.
• Kuc, D., Pietrzyk, M., 2010, Physical and numerical modelling of plastic deformation of magnesium alloys. Computer Methods in Materials Science, 10, 130-142.
• Kuc, D., Hadasik, E., Bednarczyk, I., 2012, Plasticity and microstructure of hot deformed magnesium alloy AZ61, Solid State Phenomena, 191, 101-108.
• Kuc, D., Hadasik, E., Schindler, I., Kawulok, P., Śliwa, R., 2013, Characteristics of plasticity and microstructure of hot forming magnesium alloys Mg-Al-Zn type, Archives of Metallurgy and Materials, 58, 151-156.
• Kuc, D., Hadasik, E., Mrugała, A., 2014, Plasticity and microstructure of magnesium-lithium alloys, Proc. Conf. METAL, Brno, e-book.
• Kulekci, M.K., 2008, Magnesium and its alloys applications in automotive industry, International .Journal of Advanced Manufacturing Technology, 39, 851-865.
• Musfirah, A.11., Jaharah, A.Ci., 2012, Magnesium and aluminum alloys in automotive industry, .Journal of Applied Sciences Research, 8, 4865-4875.
• Sameer Kumar, D., Tara Sasanka, C., Ravindra, K., Suman, K.N.S., 2015, Magnesium and its alloys in automotive applications, American Journal of Materials Science and Technology, 4. 12-30.
• Sellars, C.M., McTeggart, Ci, 1972, Hot Workability, International Metals Review s, 17, 1 -24.
• Szeliga, D., Gawąd, J., Pietrzyk, M., Kusiak, R., 2005, Inverse analysis of tensile tests, Steel Research International, 76, 807-814.
• Ullmann, M., Oswald, M., Gorelova, S., Kawalla, R., Vogt, 11.P., 2012, Strip rolling technology of magnesium alloys, Steel Research International, Spec, issue 14th Metal Forming Con I'., 855-858.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).