Complex numerical analysis of the tube forming process using Diescher mill

• Autorzy: Pater Z. , Kazanecki J.

Warianty tytułu

PL

Kompleksowa analiza numeryczna procesu walcowania w walcarce Dieschera

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents the results of FEM simulations of the rotary piercing process in which disc guiding devices of the Diescher type are used. During this process the material is formed by means of two skew rolls, two guiding devices, and the piercing plug mounted on the mandrel. The aim of the analysis was to determine the effect of the plug diameter, the plug advance, the feed angle and the diameter reduction on the piercing process. Nine cases of piercing with three different plugs used were analyzed. The effects of the basic process parameters on the tube shell diameter and the tool load were analyzed. The numerical results obtained using Simufact.Forming 10.0 were verified under experimental conditions in which the tube shell made from 100Cr6 bearing steel was pierced. The results of the FEM calculations show agreement with the experimental results.

PL

W artykule zaprezentowano wyniki symulacji numerycznych procesu dziurowania tulei w walcarce skośnej z prowadnicami tarczowymi Dieschera. W procesie tym materiał jest kształtowany w wyniku oddziaływania dwóch ustawionych skośnie walców, dwóch prowadnic oraz główki dziurującej montowanej na trzpieniu. Celem analizy było określenie wpływu średnicy główki, wysunięcia główki, kąta zukosowania walców oraz gniotu na przebieg procesu dziurowania. Przeanalizowano dziewięć przypadków kształtowania, w których wykorzystano trzy różne główki dziurujące. Określono wpływ podstawowych parametrów procesu na średnice tulei kształtowanej oraz obciążenie poszczególnych narzędzi. Wyniki symulacji numerycznej otrzymanej w programie Simufact.Forming 10 zweryfikowano w warunkach doświadczalnych, w których dziurowano tuleje ze stali łożyskowej w gatunku 100Cr6. Rezultaty obliczeń MES pozostawały w dobrej zgodności z wynikami uzyskanymi z doswiadczeń.

Słowa kluczowe

EN

tube piercing; Diescher mill; FEM analysis; experiment

PL

tuleje; prowadnice tarczowe Dieschera; analiza FEM; eksperyment

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 58, iss. 3
• Strony: 717--724
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Pater Z.

• Lublin University of Technology, Lublin, Poland

autor

Kazanecki J.

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

Bibliografia

• [1] J. Kazanecki, Production of seamless pipes. Ed. AGH, Krakow 2003 (in Polish).
• [2] S. Urbański, J. Kazanecki, Assessment of the strain distribution in the rotary piercing process by the finite element method, Journal Materials Processing Technology 45, 335-340 (1994).
• [3] J. Pietsch, P. Thievien, FEM simulation of the rotary tube piercing process, MPT International 2, 52-60 (2003).
• [4] E. Ceretti, C. Giardini, A. Attanasio, F. Brisotto, G. Capoferri, Rotary tube piercing study by FEM Analysis: 3D simulations and Experimental Results, Tube & Pipe Technology 2004, March/April, 155-159.
• [5] K. Komori, Simulation of Mannesmann piercing process by the three-dimensional rigid-plastic finite-element method, International Journal of Mechanical Sciences 7, 4, 1838-1853 (2005).
• [6] Z. Pater, J. Kazanecki, J. Bartnicki, Three dimensional thermo-mechanical simulation of the tube forming process in Diescher’s mill, Journal of Materials Processing Technology 177, 167-170 (2006).
• [7] L. Lu, Z. Wang, F. Wang, G. Zhu, X. Zhang, Simulation of Tube Forming Process in Mannesmann Mill, J. Shanghai Jiaotong Univ. (Sci) 16(3), 281-185 (2011).
• [8] Z. Pater, J. Kazanecki, Thermo-mechanical analysis of piercing plug loads in the skew rolling process of thick-walled tube shell, Metallurgy and Foundry Engineering 32, 31-40 (2006).
• [9] K. Komori, K. Mizuno, Study on plastic deformation in cone-type rotary piercing process using model piercing mill for modeling clay, Journal of Materials Processing Technology 209, 4994-5001 (2009).
• [10] A. Ghiotti, S. Fanini, S. Bruschi, P.F. Barianu, Modelling of the Mannesmann effect, CIRP Annals - Manufacturing Technology 58, 255-258 (2009).
• [11] R. Pschera, J. Klarner, Ch. Sommitsch, FEM modeling of cross rolling using damage mechanics. Steel Research International. Special edition ”Metal Forming 2008” 1, 349-356 (2008).
• [12] V. P. Romanenko, P. L. Alekseev, E. A. Kharitonov, A. A. Yandimirov, A. A. Sevastyanov, Study on temperature regimes in the heating and piercing of steel ingots to obtain thick-walled shells. Metallurgist 55, 28-33 (2011).
• [13] Z. Pater, A. Tofil, Experimental and theoretical analysis of the cross - wedge rolling process in cold forming conditions. Archives of Metallurgy and Materials 52 (2), 289-297 (2007).
• [14] Z. Pater, A. Gontarz, G. Samołyk, J. Bartnicki, Analysis of cross rolling process of toothed titanium shafts. Archives of Metallurgy and Materials 54 (3), 617-626 (2009).
• [15] J. C. Prince, R. Marono, F. Leon, Thermomechanical analysis ofapiercing mandrel for the production of seamless steel tubes. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part E: Journal of Process Mechanical Engineering 217, 337-34 (2003).