Czynniki kształtu w określaniu siły wyciskania wyrobów o różnej geometrii przekroju poprzecznego

• Autorzy: Pawłowska B. , Śliwa R. E.

Warianty tytułu

EN

The shape factors in determining the extrusion load of extrudate of different geometry of the cross-section

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedmiotem artykułu jest analiza możliwości wprowadzenia czynnika kształtu do formuł określających siłę wyciskania profili o złożonym kształcie przekroju poprzecznego. Wyciskanie kształtowników o złożonej geometrii przekroju poprzecznego wymaga przedstawienia relacji analitycznych umożliwiających adekwatne wyznaczenie parametrów siłowych z uwzględnieniem wpływu konfiguracji przekroju poprzecznego kształtownika (stopień złożoności kształtu) na wielkość siły wyciskania, co stanowi istotne zagadnienie w projektowaniu procesu. W artykule przedstawiono wyniki badań teoretycznych i eksperymentalnych uzyskanych podczas wyciskania podstawowych, charakterystycznych przypadków profili niekołowych (np. trójkąt, kwadrat, prostokąt) o odpowiednio zróżnicowanych parametrach geometrycznych. Otrzymane wyniki stanowiły podstawę analizy wpływu kształtu wyciskanego wyrobu (np. liczba naroży, liczba osi symetrii i płaszczyzn symetrii) na wielkość siły kształtowania. Wykazano, że wzrost "nieregularności" kształtu przekroju poprzecznego wyciskanego wyrobu powoduje zwiększanie siły wyciskania. Przedstawiono propozycje modyfikacji formuł analitycznych, pozwalających określić poziom siły kształtowania dla przypadku wyciskania profili o złożonej geometrii. Zaproponowana modyfikacja opiera się na wprowadzeniu do relacji analitycznej tzw. czynnika kształtu, dobranego odpowiednio do typu określonej grupy kształtowników. Uzyskane wyniki porównano z wartościami siły wyciskania otrzymanymi podczas badań eksperymentalnych.

EN

The extrusion load is one of the basic parameters which decide of possibility of metal deformation in extrusion and let to decrease the costs of their production. In the case of extrusion of complex shapes of cross-section it is difficult to find analytic relationship which let us to indicate adequate value of the extrusion load. It results from difficulty of analytic formulation of influence of extrudate cross-section geometry (the complexity of shape) on the extrusion load. Flow resistance can be different with regard to appearing configurations of the deformation zones (the size and shape of plastic zone, dead and shear zones) and dependent on the kind of geometrical parameters of a die (shape and size of an die orifice). The results of investigations obtained in the extrusion of the simplest cases of non-circular profiles (e. g. triangle, square, rectangle) of various geometrical parameters are presented. The obtained results make the basis of the analysis of influence of extrudate shape (e. g. the number of corners in extrudate cross-section, the number of axis of symmetry, the number of planes of symmetry) on the extrusion load. It has been shown that growth of "the irregularity” of the shape of extrudate cross-section causes increasing the extrusion load. The paper presents the proposals of modification of analytic relationships which enable to asses of extrusion load for case of complexity extrudate cross-section. The proposed modification is based on introducting adequate "shape factor" to analytic relationship according to special selection for definited groups of the shapes. The obtained results were compared with the values of the extrusion load received in the experimental work. Identified deformation zones, their description and connection with the shape of extrusion product and extrusion load let to modify analytical relationship determining the extrusion load through introduction of the "shape factor". It may improve designing such ones especially for more complicated cases of extrusion of non-circular profiles.

Słowa kluczowe

PL

wyciskanie profili; siła wyciskania; czynnik kształtu

EN

extrusion of non-circular sections; extrusion load; shape factor

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Rudy i Metale Nieżelazne
• Rocznik: 2006
• Tom: R. 51, nr 4
• Strony: 192--200
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., rys. tab., wykr.

Twórcy

autor

Pawłowska B.

autor

Śliwa R. E.

• Politechnika Rzeszowska, Wydział Budowy Maszyn i Lotnictwa Politechniki Rzeszowskiej, Katedra Przeróbki Plastycznej, Rzeszów

Bibliografia

• 1. Gołowin W. A., Mitkin A. N., Rieznikow A. G.: Wyciskanie metali na zimno, WNT 1973.
• 2. Depierre V.: Experimential Measurement of Forces During Extrusion and Correlation with Theory. Transaction of the ASME, 1970, s. 398÷405.
• 3. Laue K., Stenger H.: Extrusion. American Society for Metals.
• 4. Perlin I. Ł.: Tieorija priessowanija mietałłow. Mietałłurgija, Moskwa 1964.
• 5. Żołobow W. W., Zwieriew G. I.: Priessowanije mietałłow. Mietałłurgija, Moskwa 1971.
• 6. Johnson W., Kudo H. K.: The Mechanics of Metal Extrusion. 1962.
• 7. Avitzur B.: Metal Forming Processes and Analysis. New York 1979.
• 8. Gierzyńska-Dolna M.: Tarcie, zużycie i smarowanie w przeróbce plastycznej. WNT, Warszawa 1983.
• 9. Zasadziński J., Richert J., Libura W.: Prognozowanie parametrów siłowych wyciskania na gorąco aluminium i jego stopów. Rudy Metale 2004, r. 49, nr 3, s. 131÷134.
• 10. Mavunda F., Zasadziński J.: Strefy martwe w procesie współbieżnego wyciskania metali. Archiwum Hutnictwa 1983, t. 28, nr 3, s. 359÷403.
• 11. Libura W., Zasadziński J., Richert J., Misiołek W. Z.: Wyciskanie kształtowników cienkościennych. Rudy Metale 2001, r. 46, nr 2, s. 68÷73.
• 12. Kopp R., Wiegel H.: Berechnung das Kraft und Arbeitsbedarfes beim Strangpressen. Metall. 1987, t. 31, nr 3, s. 268÷275.
• 13. Johnson W., Mellor P. B.: Engineering Plasticity. Van Nostrand Reinhold Company 1975, rozdz.11. Mechanics of Metal Forming I, s. 281÷356.
• 14. Nakanishi K., Kamitani S., Yang T., Takio H., Nagayoshi M.: Material flow characteristics in hot extrusion of aluminium alloy controlled by the flow guide and die bearing. Advanced Technology of Plasticity 2002, vol. 1, s. 1833÷1838.
• 15. Pawłowska B., Śliwa R.: Analiza plastycznego płynięcia materiału w procesie wyciskania płaskowników. Rudy Metale 1999, r. 44, nr 11, s. 607÷613.
• 16. Pawłowska B., Śliwa R., Nowotyńska I., Ryzińska G.: Plastic flow during extrusion of non-symmetrical sections. PRO-TECH-MA 2004, Acta Mechanica Slovaca 8, s. 341÷347.
• 17. Pawlowska B., Śliwa R.: Effect of metal flow pattern on resistance to deformation of non-circular profiles. 21st Danubia Adria, Symposium on Experimental Methods in Solid Mechanics 2004, s. 182÷183.
• 18. Pawłowska B., Śliwa R.: The influence of geometry extrudate cross-section on mechanics of metal flow in extrusion. Archives of Metallurgy and Materials 2005, t. 50. issue. 3, s. 647÷660.
• 19. Nagpal V., Altan T.: Analysis of the three-dimensional metal flow in extrusion shapes with the use of dual stream functions. Proc. 3rd NAMRC 1975, s.26÷40.
• 20. Basily B. B., Sansomo D. H.: Some theoretical considerations for the direct drawing of section rod from round bar. Int. J. Mech. Sci. 1976, nr 18, s. 21.
• 21. Boer C. B., Schneider W. R., Eliasson B., Avitzur B.: An Upper Bound Approach for the Direct Drawing of Square Section Rod from Round Bar. Proc. 20th Int. J. Mach. Tool Des. Res. Conf. 1979, s. 149÷156.
• 22. Hoshino S., Gunasekera J. S.: An Upper-bound Solution for the Extrusion of Square Section from Round Bars through Converging Dies. Proc. 21st Int. Mach. Tool Des. Res. Conf. 1980, s. 97÷105.
• 23. Yang D. Y.: Analytical methods in extrusion, Plasticity and modern metal-forming technology (T. Z. Blazynski). Elsevier Applied Science 1989, rozdz.10, s. 263÷288.
• 24. Kim D. K., Cho J. R., Bae W. B., Kim Y. H., Bramley A. N.: Un upper bound analysis of the square-die extrusion of non-axisymmetric sections. Journal of Materials Processing Technology 1997, nr 71, s. 477 ÷486.
• 25. Wu C. W., Hsu R. Q.: Theoretical analysis of extrusion of rectangular, hexagonal and octagonal composite clad rods. Int. J. Mech. Sci. 000, nr 42, s. 473÷486.
• 26. Chitkara N. R., Butt M. A.: Axisymmetric Rod Extrusion Through mooth and Partially Rough Conical, Cosine and Flat-Faced Circular Dies: lip-Line Field Solutions Using Numerical Methods and Some Experiments. nt. J. Adv. Manuf. Technol. 2003, nr 3, s. 157÷176.
• 27. Johnson W.: Slip-line fields of indirect type for and extrusion hrough partly rough square dies. Int. J. Mech. Sci. 1988, nr 30, s. 61÷69.
• 28. Seweryn A.: Analysis of axisymmetric steady-state extrusion hrough dies of large cone angle by slip-line method. Int. J. Mech. Sci. 992, nr 34, s. 891÷900.
• 29. Gabryszewski Z., Gronostajski J.: Mechanika procesów obróbki plastycznej. Wydaw. Nauk. PWN, Warszawa 1991, s. 317÷338.
• 30. Pater Z., Gontarz A., Weroński W.: Obróbka plastyczna — obliczenia sił kształtowania. Wydaw. Uczelniane Politechniki Lubelskiej 2002, s. 305÷313.