Zastosowanie symulacji numerycznych do opracowania zmodyfikowanej technologii wytwarzania odkuwek pierścieniowych o wysokiej jakości powierzchni

• Autorzy: Burdek M. , Garbarz B. , Sińczak J. , Kobic J.

Warianty tytułu

EN

Use of numerical simulations to develop modified technology for making ring-shaped forgings with high surface quality

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Stalowe odkuwki pierścieniowe są półwyrobem do produkcji szerokiego asortymentu pierścieni i obręczy, w tym obręczy na koła wagonowe, lokomotywowe i tramwajowe. Do produkcji odkuwek pierścieniowych stosuje się obecnie matryce z płaskim dnem, co utrudnia przemieszczanie się materiału wsadu przy powierzchni styku z matrycą. Taka technologia produkcji odkuwek pierścieniowych stwarza zagrożenie powstawania wad powierzchniowych w postaci zmarszczek i zakuć. Wyeliminowanie lub zmniejszenie przyczyn powstawania tych wad można uzyskać przez zmianę kształtu narzędzi i parametrów kucia. Celem badań było opracowanie - z zastosowaniem symulacji numerycznych - modyfikacji technologii kucia odkuwek pierścieniowych, w wyniku której byłoby możliwe podwyższenie i ustabilizowanie jakości powierzchni i warstwy przypowierzchniowej w krytycznych miejscach obręczy kolejowych odwalcowanych z odkuwek pierścieniowych. Symulacje numeryczne operacji kucia odkuwek pierścieniowych wykonano z zastosowaniem programu Qform3D. Danymi wejściowymi do symulacji numerycznych były charakterystyki odkształcalności stali określone w próbach jednoosiowego ściskania w symulatorze procesów metalurgicznych Gleeble 3800. Symulacje numeryczne wykonano dla nowej konstrukcji matryc, dotychczas nie stosowanych w warunkach przemysłowych dla dwóch rodzajów wsadu: o przekroju wielokątnym i o przekroju kołowym. W oparciu o wyniki symulacji numerycznych opracowano założenia do prób przemysłowych kucia odkuwek pierścieniowych uwzględniających zmodyfikowany kształt narzędzi i częściowo zmienione parametry procesu.

EN

Steel ring-shaped forgings are semi-products for manufacturing wide range of rings and rims, including tyres for wagon, locomotive and tramway wheels. In manufacturing of ring-shaped forgings flat-bottom die blocks are used at present, which hinder material of the stock to relocate at the contact surface with the block. This technology for manufacturing ring-shaped forgings creates the risk of surface defects such as wrinkles and overlaps. The elimination or reduction of the reasons for occurrence of these defects can be obtained by chantings the shape of tools and parameters of forging. The purpose of the research was to develop - using the numerical simulations - modification of the technology for making ring-shaped forgings as a result of which the enhancement and stabilisation of surface quality and surface layer at critical points of railway wheel tyres rolled out of ring-shaped forgings would be possible. The numerical simulations of making ring-shaped forgings were carried out using Qform3D software. The input data for these simulations were steel deformability characteristics determined in uniaxial compression tests using Gleeble 3800 simulator. The numerical simulations were carried out for the new construction of dies, which have not been used under the industrial conditions so far, for two types of the forging stock: with polygonal cross-section and with circular cross-section. Based on the numerical simulation results the assumptions for industrial tests of making ring-shaped forgings in consideration of modified shape of tools and partially changed process parameters were developed.

Słowa kluczowe

PL

odkuwki pierścieniowe; symulacje numeryczne kucia

EN

ring-shaped forgings; forging numerical simulations

• Wydawca: Instytut Metalurgii Żelaza im. Stanisława Staszica
• Czasopismo: Prace Instytutu Metalurgii Żelaza
• Rocznik: 2009
• Tom: T. 61, nr 2
• Strony: 13--19
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Burdek M.

autor

Garbarz B.

autor

Sińczak J.

autor

Kobic J.

• Instytut Metalurgii Żelaza

Bibliografia

• 1. Sińczak J., Kuźmiński Z., Godek P.: Proces przygotowania odkuwek do walcowania obręczy w walcarce promieniowo-osiowej. Hutnik - Wiadomości Hutnicze, 2004, nr 3, s. 106-113.
• 2. Nowakowski A., Madej W., Kuźmiński Z., Turczyn S., Wcisło J.: Problemy i badania procesu walcowania obręczy profilowych w walcarce profilowo-osiowej, Hutnik-Wiadomości Hutnicze, 2003, nr 4, s. 150-157.
• 3. Kobic J.: Kierunki modernizacji technologii wytwarzania kół kolejowych na tle trendów światowych, Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, 1995, z. 27.
• 4. Koppers U., Kopp R.: Geometrie der Umformzonen beim Ringwalzen, Steel Research, 1992, nr 2, s. 74-75.
• 5. Garbarz B., Stępień J., Hajduk Z., Musiał A., Krawczyk A., Kazanecki J., Sińczak J.: Opracowanie i zastosowanie zasad doboru i przygotowania materiału wsadowego z wlewków ciągłych do wytwarzania w Hucie Bankowa Sp. z o.o. kuto-walcowanych obręczy do kół pojazdów szynowych, Prace IMŻ, 2006, nr 1, s. 1-14.
• 6. Kazanecki J., Sińczak J.: Obliczenia numeryczne procesu spęczania i przebijania przedkuwek na obręcze wagonowe, Hutnik - Wiadomości Hutnicze, 2005, nr 12, s. 585-588.
• 7. Garbarz B., Stępień J., Sińczak J.: Symulacja komputerowa i badania weryfikujące kucia odkuwek do walcowania obręczy, Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji, 2005, t. 25, nr 1, s.129-139.
• 8. Kobic J.: Optymalizacja technologii produkcji kół kolejowych, praca doktorska, AGH, 1983.
• 9. Garbarz B., Burdek M., Pidvysotskyy V.: Symulacja fizyczna płynięcia materiału przy użyciu symulatora Gleeble 3800, sprawozdania z prac badawczych IMŻ nr PR0008-02 cz. l-grudzień 2007 oraz cz.2 - sierpień 2008, niepublikowane.
• 10. Burdek M.: Wyznaczenie metodą symulacji numerycznej przemieszczeń stref wsadu i charakterystyki odkształcenia, intensywności, szybkości i temperatury w trakcie spęczania i dziurowania odkuwek pierścieniowych z użyciem zmodyfikowanych narzędzi i parametrów procesu kucia, sprawozdanie z pracy badawczej IMŻ nr PR0008-02 cz. 1, grudzień 2007, niepublikowane.