Analiza zużycia wkładek do spęczania podczas kucia w warunkach przemysłowych

• Autorzy: Gronostajski Z. , Kaszuba M. , Zwierzchowski M. , Polak S. , Nowak B.

Warianty tytułu

EN

Wear analysis of upsetting inserts during forging under industrial conditions

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Intensywność zużycia narzędzi w procesach kucia na gorąco zależy głównie od warunków procesu oraz od materiału narzędzi. Duża ilość i różnorodność czynników wpływających na trwałość matryc oraz ich wzajemne oddziaływanie powoduje, że zagadnienie to jest bardzo trudne do analizy. W pracy opisano zjawiska zachodzące na powierzchni matryc do spęczania swobodnego na gorąco. Na skutek długotrwałej pracy narzędzia, niezależnie od ilości wytworzonych odkuwek, najbardziej intensywne zużycie zachodzi w miejscu najdłuższego kontaktu z kutym materiałem. Przeprowadzono analizę wymiarów za pomocą skanowania powierzchni roboczych narzędzi. Następnie z każdej matrycy pobrano wycinek do badań. Wybrane zostały charakterystyczne obszary na rozwinięciu profilu narzędzia wzdłuż promienia. W obszarach tych wykonano pomiar twardości oraz dokonano obserwacji mikrostruktury w warstwie wierzchniej, a także zmian powierzchni przy użyciu mikroskopu skaningowego. Niebezpiecznym sposobem zużycia narzędzi podczas kucia na gorąco jest odkształ- cenie plastyczne oraz zmęczenie cieplno-mechaniczne, które prowadzi do powstania małych pęknięć. Dalszy ich rozwój, uwarunkowany parametrami procesu, interakcją między matrycą a odkuwką, prędkością płynięcia materiału, prowadzi najczęściej do powstania wtórnej siatki pęknięć na całej powierzchni kontaktu. W świetle badań, ogólnie przyjęty pogląd, że dominującym mechanizmem zniszczenia matryc w procesie kucia na gorąco jest zużycie ścierne, jest dyskusyjny. Wykazano, że mechanizmy takie, jak: cieplno-mechaniczne pękanie, zużycie ścierne oraz odkształcenia plastyczne występują równocześnie od samego początku procesu i mogą być (w danych warunkach) mniej lub bardziej intensywne.

EN

The intensity of tool wear in hot forging processes mainly depends on the conditions of the process and on the material from which a tool is made. The large number and variety of factors having an impact on die lifetime and their mutual interaction makes this a problem that is very difficult to analyze. This paper describes phenomena occurring on the surface of dies for hot open die upset forging. As an effect of long-term tool work, regardless of the number of produced forgings, the most intensive wear takes place at the point of longest contact with the forged material. Analysis of dimensions was conducted by scanning of tools’ working surfaces. Next, a slice was collected for testing from each die. Characteristic areas were selected on the development of the tool’s profile along its radius. Hardness measurement was performed in these areas, and the microstructure in the surface layer and changes in the surface were examined under a scanning electron microscope. Plastic deformation and thermomechanical fatigue are dangerous tool wear mechanisms during hot forging, which lead to the formation of small cracks. The further development of these cracks, conditioned by process parameters, interaction between the die and forging, and material flow rate, most often leads to the formation of a secondary network of cracks on the entire contact surface. In light of this study, the generally accepted view that the dominant mechanism of die destruction in hot forging processes is abrasive wear is called into question. It is shown that mechanisms such as: thermomechanical cracking, abrasive wear, and plastic deformations occur simultaneously from the very beginning of the process and may be (under specific conditions) of greater or lesser intensity.

Słowa kluczowe

PL

zużycie; kucie; trwałość narzędzi

EN

wear; forging; tool life

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Obróbki Plastycznej
• Czasopismo: Obróbka Plastyczna Metali
• Rocznik: 2016
• Tom: T. 27, nr 1
• Strony: 21--31
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Gronostajski Z.

• Politechnika Wrocławska, ul. Łukasiewicza 5, 50-371 Wrocław, Poland

autor

Kaszuba M.

• Politechnika Wrocławska, ul. Łukasiewicza 5, 50-371 Wrocław, Poland

autor

Zwierzchowski M.

• Politechnika Wrocławska, ul. Łukasiewicza 5, 50-371 Wrocław, Poland

autor

Polak S.

• Politechnika Wrocławska, ul. Łukasiewicza 5, 50-371 Wrocław, Poland

autor

Nowak B.

• Kuźnia Jawor S.A., ul. Kuziennicza 4, 59-400 Jawor, Poland

Bibliografia

• [1] Lulkiewicz J., Pachutko B., Gąsiorkiewicz M., Szkudelski S., Garczyński Z., Ziółkiewicz S. 2015. „Wpływ zmęczenia cieplnego na udarność stali narzędziowej do pracy na gorąco Orvar Supreme”. Obróbka Plastyczna Metali XXVI (1): 21–32.
• [2] Holm R. 1946. Electric Contacts. Stockholm: Almqvist and Wiksells.
• [3] Archard J.F. 1953. „Contact and rubbing of flat surfaces”. Journal of Applied Physics 24: 981–988.
• [4] Gronostajski Z., Hawryluk M. 2008. „The main aspects of precision forging”. Archives of Civil and Mechanical Engineering 8 (2): 39–56.
• [5] Altan T., Ngaile G., Shan G. 2005. Cold and hot forging fundamentals and application. Ohio: ASM International.
• [6] Gronostajski Z., Hawryluk M., Kaszuba M., Zwierzchowski M. 2008. „Analysis of forging process of constant velocity joint body”. Steel Research International 79 (1): s. 547–554.
• [7] Kocańda A. 2003. Określenie trwałości narzędzia w obróbce plastycznej metali. W Informatyka w Technologii Metali, 213–256. Gliwice: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej.
• [8] Ebara R., Kubota K. 2008. „Failure analysis of hot forging dies for automotive components Engineering”. Failure Analysis 15 (7): 881–893.
• [9] Kim T.H., Kim B.M., Choi J.C. 1997. „Prediction of die wear in the wiredrawing process”. Journal of Materials Processing Technology 65 (1-3): 11–17.
• [10] Gronostajski Z., Hawryluk M., Zwierzchowski M., Kaszuba M. 2011. „Zużycie matryc do kucia na gorąco odkuwki koła czołowego”. Rudy i Metale Nieżelazne 56 (11): 571–576.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.