Numeryczna analiza procesu kowarkowego metodą elementów skończonych.

• Autorzy: Piela A.

Warianty tytułu

EN

Numerical analysis of the swaging process of finite elements method.

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W referacie przedstawiono podstawowe założenia modelu, pozwalającego na analizę stanu termomechanicznego kotliny odkształcenia, przy użyciu metody elementów skończonych dla zagadnień osiowosymetrycznych. Model ten opracowany dla czterokowadełkowej kowarki do wstępnego przerobu, pozwala na analizę występujących lokalnie zmian stanu natężenia i odkształcenia oraz temperatury, w zależności od własności reologicznych oraz cieplnych odkształcanego materiału, technologicznych warunków procesu kucia, a także geometrii oraz kinematyki wzajemnego ruchu kowadeł oraz odkształcanego materiału. W procesie modelowania uwzględniono przenoszenie historii odkształcenia na kolejne etapy kształtowania. Przyjęte założenia modelu oraz warunki obliczeń poddano weryfikacji doświadczalnej. Otrzymane wyniki obliczeń porównano z wynikami prób kucia w warunkach ruchowych. W zakresie badań odkształceń lokalnych dokonano porównania wyników obliczeń z wynikami pomiarów odkształceń określonych metodą prętów składanych. Weryfikacji poddano również otrzymane rozkłady temperatur na przekroju pasma, porównując je z wynikami pirometrycznych pomiarów temperatury powierzchni prętów. W badaniach weryfikujących analizie poddano także wartości obliczonych sił kucia. Uzyskane w badaniach wyniki pomiarów wykazały zgodność z wynikami symulacji, potwierdzając słuszność przyjętych założeń. Drogą obliczeń wykazano, że symulacja procesu kowarkowego stwarza podstawy racjonalnego doboru technologii kucia, z uwzględnieniem bezpieczeństwa technologicznego procesu oraz wymagań w zakresie uzyskania prętów o założonym rozkładzie odkształceń na przekroju.

EN

The paper presents some basic assuptions of the model which allows and analysis of the thermomechanical state in the deformation zone with the use of finite elements method for axial symmetry. The model has been elaborated for four-anvil swaging machine for primary processing. The modelling process takes into account the history of deformation for subsequent forming stages. The suggested assumptions and calculation conditions of the model have been verified experimentally. The obtained calculation results have been compared with the results of forging tests in industrial conditions. As far as the local strain is considered, the results of calculations have been compared with the results of measurements of strains obtained by the combined bars method. Temperature distributions in the strip section have also been verified and compared with the results of pyrometric measurements of temperature at the bar surface. The forging forces have also been experimentally verified. The results of measurement proved to be consistent with the simulation results what confirms correctness of the assumption in the model. Calculations showed that simulation of the forging process in a swaging machine creates a rational basis for proper forging technology design, when safety of the process, as well as requirements for bar forging with an assumed strain and stress distribution at bar section, are taken into consideration.

Słowa kluczowe

PL

proces kowarkowy; analiza numeryczna; kotlina odkształcenia; metoda elementów skończonych; modelowanie; kucie; metoda prętów składanych; siły kucia; kowarka czterokowadełkowa

EN

four-anvil swaging machine; svaging process; numerical analysis; deformation zone; finite elements metod; modelling; forging; combined bars method; forging forces

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 1999
• Tom: R. XX, nr 3-4
• Strony: 124--131
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys.

Twórcy

autor

Piela A.

• Katedra Mechaniki i Technologii Przeróbki Plastycznej Politechniki Śląskiej

• Politechnika Śląska, Katedra Mechaniki i Technologii Przeróbki Plastycznej

Bibliografia

• 1.Piela A.: Termomechaniczna symulacja procesu kucia w kowarkach do wstępnego przerobu. Hutnik - Wiadomości Hutnicze, t. 60, 1993, 6, s. 197-203
• 2.Piela A.: Studies on the Applicability of the Finite Element Method to the Analysis of Swaging Process, Archiwum Hutnictwa, t. 37, 1992, 4, . 425-443
• 3.Piela A.: Modelowanie procesu kucia prętów w kowarkach do wstępnego przerobu przy użyciu metody elementów skończonych (MES), Zebranie Naukowe Komitetu Metalurgii PAN, Sekcja Teorii Procesów Przeróbki Plastycznej nt.: Fizyczne i matematyczne modelowanie procesów przeróbki plastycznej, Podkowa Leśna, 22-23 październik 1992 (niepublikowane)
• 4.Piela A.: Numeryczna symulacja procesu kowarkowego, Referat przedstawiony na: Seminarium Zakładu Plastycznej Przeróbki Metali, Wydz. Metalurgu i Inżynierii Materiałowej, Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków 1993, (niepublikowane)
• 5.Piela A.: Opracowanie koncepcji komputerowego projektowania procesu kucia w kowarce, Sprawozdanie IIM, Politechnika Śląska nr 5/PBU244/RM-2/92, do projektu badawczego KBN nr 7 0830 91 01
• 6.Piela A.: Symulacja metodą elementów skończonych procesu płynięcia metalu podczas kucia w kowarkach do wstępnego przerobu jako podstawa projektowania technologii kucia i sterowania procesem. Sprawozdanie BW 744/RM2/92, Politechnika Śląska (niepublikowane)
• 7.Lee H. C., Kobayashi S.: New Solution to Rigid-Plastic Deformation Problems Using a Matrix Method, Journal of Engineering for Industry, Trans. of ASME, 1973, 95, p. 865-873
• 8.Grosman F., Piela A.: Metal Flow in the Deformation Gap at Primary (Swaging, Proc. Int. Conf. Advances in Materials and Processing Technologies, ed., M.S.J. Hashmi, Dublin City University, vol. II, p. 1427-1434
• 9.Piela A.: Conditions of Thermomechanical Simulation of Metal Flow at Swaging - Fundamentals of the Computer-Aided Processing Design, Archiwum Hutnictwa, t. 38, 1993, 1, s. 101-121
• 10.Program FORGE2 Centre de Mise en Forme des Matriaox, École Nationale Soperieure des Mines de Paris rue C. Daunesse, Shopia Antipolis 06560 Valbonne cedex, France
• 11.Piela A.: Zastosowanie numerycznej symulacji do analizy i projektowania technologii kucia w kowarkach, Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Hutnictwo z. 52, 1996, s. 1-120
• 12.Grosman F., Piela A.: Wpływ odkształcenia i stanu naprężenia na fazę węglikową stali szybkotnących. Obróbka Plastyczna Metali, t. VII, 1996,1, s. 15-21
• 13.Grosman F., Piela A.: Implementation of a Structural Model into the Designing Programme for Tool-Steel Swaging Technology, Archiwum Hutnictwa, t. 39, 1994, 3, s. 249-261
• 14.Grosman F., Piela A.: Komputerowe wspomaganie projektowania procesu kucia w kowarce, Hutnik - Wiadomości Hutnicze, t. 62,1995,9, s. 316-325, Obróbka Plastyczna Metali, t. VI, 1995, 5, s. 25-38, Przegląd Mechaniczny, t. LIV, 1995, 6, s. 10-19
• 15.Piela A.: Analysis of the Metal Flow at Swaging - Numerical Modelling and Experimental Verification, Journal of Mechanical Sciences, vol. 39, nr 2, 1997, s. 221-229
• 16.Piela A.: Określenie siły kucia w procesie kowarkowym przy kuciu płaskimi kowadłami, Hutnik - Wiadomości Hutnicze, t. 61, 1994, 7, s. 223-230