The possibility of applying reverse scanning techniques to analyse the wear of forging tools and forging defects

• Autorzy: Hawryluk M. , Ziemba J.

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2018.6.3

Warianty tytułu

PL

Możliwości zastosowania technik skanowania odwrotnego do analizy zużycia narzędzi kuźniczych oraz wad odkuwek

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The study refers to the application of a 3D reverse scanning method for the analysis of the progressing wear of forging tools as well as for the detection of forging flaws in a selected hot die forging process. With the use of the POLYWORKS software, two parameters were determined: the volume increase (positive volume), describing the tool wear, and the volume loss of the forging material (outside volume), pointing to the forging defects, e.g. in the form of underfills. Both parameters (positive and outside volume) are interdependent and, on their basis, it is possible to elaborate the performance characteristics in time, e.g. the tool wear curve and the curve pointing to the possibility of the presence of forging defects. The presented approach can constitute a useful and effective tool enabling a fast analysis of the current state of the tools and the quality of the forgings (without the necessity of a significant disturbance of the production process), and it can also be an instrument used to analyse the stability and properness of the production process.

PL

Artykuł dotyczy możliwości wykorzystania metody skanowania odwrotnego 3D za pomocą skanera laserowego w celu analizy postępującego zużycia warstwy wierzchniej narzędzi kuźniczych, jak również do detekcji wad odkuwek w procesie kucia matrycowego na gorąco koła czołowego. Za pomocą oprogramowania POLYWORKS wyznaczano dwa parametry: przyrosty objętości (positive volume) określające zużycie narzędzia oraz ubytki objętości materiału odkuwki (outside volume) wskazujące wadę odkuwek, np.: w postaci niewypełnienia. Oba te parametry (positive i outside volume) są od siebie niezależne i na ich podstawie można opracować charakterystyki eksploatacyjne w czasie, m.in. krzywej zużycia narzędzia oraz krzywej wskazującej na możliwość wystąpienia wad odkuwek. Zaprezentowane podejście może stanowić użyteczne i skuteczne narzędzie pozwalające na szybką ocenę bieżącego stanu narzędzi oraz jakości odkuwek (bez konieczności znaczącej ingerencji w proces produkcyjny), a także może być instrumentem analizy stabilności i poprawności procesu wytwarzania.

Słowa kluczowe

EN

hot-forging process; wear; tool life; forgings defects

PL

zużycie narzędzi kuźniczych; wady odkuwek; skanowanie

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 39, nr 6
• Strony: 215--222
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., fig., tab.

Twórcy

autor

Hawryluk M.

• Wroclaw University of Science and Technology, Department of Metal Forming and Metrology

autor

Ziemba J.

• Wroclaw University of Science and Technology, Department of Metal Forming and Metrology

Bibliografia

• [1] ISO GPS 10360–4:2000 Geometrical Product Specifications (GPS) – Acceptance and Reverification Tests for Coordinate Measuring Machines (CMM) – Part 4: CMMs used in Scanning Measuring Mode.
• [2] Machácek P., Tomícek J.: Application of laser scanning in reverse engineering and prototype manufacturing. WTP 1 (21) (2010) 35÷44.
• [3] Cuesta E., Alvarez B., Sanchez-Lasheras F., Gonzalez-Madruga D.: A statistical approach to prediction of the cmm drift behaviour using a calibrated mechanical artefact. Metrology and Measurement Systems 22 (3) (2015) 417÷428, https://doi.org/10.1515/mms-2015-0033.
• [4] Salah R. A.: Influence of fitting algorithm and scanning speed on roundness error for 50 mm standard ring measurement using CMM. Metrol. Meas. Syst. 15 (1) (2008) 33÷53.
• [5] Hawryluk M., Ziemba J.: Possibilities of application measurement techniques in hot die forging processes. Measurement 110 (2017) 284÷295, https://doi.org/10.1016/j.measurement.2017.07.003.
• [6] Zhang D. H., Liang J., Guo C., Chen Z.: Integrated precision evaluation method for 3D optical measurement system. Proc. of the Instit. of Mech. Eng., Part B, J. of Eng. Man. 225 (6) (2011) 909÷920.
• [7] Zhengchun D., Zhaoyong W., Jianguo Y.: 3D measuring and segmentation method for hot heavy forging. Measurement 85 (2016) 43÷53.
• [8] Gronostajski Z., Hawryluk M., Kaszuba M., Ziemba J.: Application of a measuring arm with an integrated laser scanner in the analysis of the shape changes of forging instrumentation during production. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maint. Reliab. 18 (2) (2016) 194÷200, http://dx.doi. org/10.17531/ein.2016.2.6.
• [9] Lavtar L., Muhic T., Kugler G., Tercelj J.: Analysis of the main types of damage on a pair of industrial dies for hot forging car steering mechanisms. Eng. Fail. Anl 18 (10) (2011) 1143÷1152.
• [10] Kuş A.: Implementation of 3D optical scanning technology for automotive applications. Sensors 9 (2009) 1967÷1979.
• [11] Mathia T., Pawlus P., Wieczorowski M.: Recent trends in surface metrology. Wear 271 (3–4) (2011) 494÷508.
• [12] Bills P. J., Racasan R., Underwood R. J., Cann P., Skinner J., Hart A. J., Jiang X., Blunt L.: Volumetric wear assessment of retrieved metal-on-metal hip prostheses and the impact of measurement uncertainty. Wear 274–275 (2012) 212÷219.
• [13] Langton D. J., Sidaginamale R. P., Holl J. P., Deehan D., Joyce T. J., Nargol A. V. F., Meek R. D., Lord J. K.: Practical considerations for volumetric wear analysis of explanted hip arthroplasties. Bone Joint Res. 3 (2014) 60÷68.
• [14] Majchrowski R., Grzelka M., Wieczorowski M., Sadowski Ł., Gapiński B.: Large area concrete surface topography measurements using optical 3D scanner. Metrol. Meas. Syst. 22 (5) (2015) 565÷576.
• [15] Zhang D. H., Liang J, Guo C.: Integrated precision evaluation method for 3D optical measurement system. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. Part B, Journal of Engineering Manufacture 225 (6) (2011) 909÷920.
• [16] Hawryluk M., Ziemba J., Rychlik M.: Application of scanning techniques in the analysis of the wear forging tools. Advances in Manufacturing Springer (2018) 753÷764.
• [17] Lulkiewicz J., Szkudelski S., Pachutko B.: Kompleksowe badania matryc kuźniczych. Projektowanie i Konstrukcje Inżynierskie 3 (90) (2015) 16÷19.
• [18] Hawryluk M., Ziemba J., Dworzak Ł.: Development of a method for tool wear analysis using 3d scanning. Metrology and Measurement Systems 4 (24) (2017) 739÷757, DOI: https://doi.org/10.1515/mms-2017-0054.

Uwagi

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