Numerical analysis of the cross rolling process of a hollow railway axle

• Autorzy: Pater Zbigniew

Identyfikatory

DOI

10.17814/mechanik.2020.8-9.15

Warianty tytułu

PL

Analiza numeryczna procesu walcowania poprzecznego drążonej osi kolejowej

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono innowacyjną metodę wytwarzania osi kolejowych z użyciem trzech walców. Nowość rozwiązania polega na jednoczesnym kształtowaniu drążonej osi przez trzy narzędzia, co pozwala na szybkie usunięcie owalizacji przekroju poprzecznego obrabianego elementu. Proponowane rozwiązanie sprawdzono w symulacji numerycznej. Przeanalizowano wpływ prędkości obrotowej walców na przebieg kształtowania. Przedstawiono geometrię ukształtowanej drążonej osi, rozkłady intensywności odkształcenia, temperatury oraz funkcji zniszczenia. Pokazano również, jak w trakcie kształtowania zmieniają się siła i moment obrotowy na walcach.

EN

Presented is an innovative method of manufacturing hollow railway axle using three rolls. The novelty of the solution consists of the simultaneous forming of the hollow axle by three tools, which allows to quickly remove ovalisation of the cross-section of the workpiece. The correctness of the proposed solution was verified using numerical simulation. The influence of the rollers’ rotational speed on the forming process was analysed. The shape progression of the formed hollow axle, the effective strain, temperature and damage function distributions are presented. It is also shown how the force and torque on the rollers change during the rolling process.

Słowa kluczowe

PL

walcowanie poprzeczne; drążona oś kolejowa; MES

EN

cross rolling; hollow railway axle; FEM

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Mechanik
• Rocznik: 2020
• Tom: R. 93, nr 8-9
• Strony: 48--52
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tabl.

Twórcy

autor

Pater Zbigniew

• Wydział Mechaniczny Politechniki Lubelskiej, Lublin, Polska

Bibliografia

• [1] Shu X., Wei X., Li C., Hu Z. “The influence rules of stress about technical parameters on synchronous rolling railway axis with multi-wedge cross-wedge rolling”. Appl. Mech. Mater. 37–38 (2010): 1482–1488, https://doi.org/ 10.4028/www.scientific.net/AMM.37-38.1482.
• [2] Xu C., Shu X. “Influence of process parameters on the forming mechanics parameters of the three-roll skew rolling forming of the railway hollow shaft with 1:5”. Metalurgija. 57, 3 (2018): 153–156.
• [3] Romanenko V.P., Stepanov P.P., Kriskovich S.M. “Production of hollow railroad axles by screw piercing and radial forging”. Metallurgist. 61, 9–10 (2018): 873–877, https:// doi.org/10.1007/s11015-018-0579-0.
• [4] Hu B., Shu X., Yu P., Peng W. “The strain analysis at the broadening stage of the hollow railway axle by multiwedge cross wedge rolling”. Appl. Mech. Mater. 444–495 (2014): 457–460, https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.494-495.457.
• [5] Peng W., Zheng S., Chiu Y., Shu X., Zhan L. “Multi-wedge cross wedge rolling process of 42CrMo4 large and long hollow shaft”. Rare Metal Mat. Eng. 45, 4 (2016): 836–842, https://doi.org/10.1016/S1875-5372(16)30084-4.
• [6] Zheng S., Shu X., Han S., Yu P. “Mechanism and force-energy parameters of a hollow shaft’s multi-wedge synchrostep cross-wedge rolling”. J. Mech. Sci. Technol. 33, 5 (2019): 1–10, https://doi.org/10.1007/s12206-019-0411-1.
• [7] Pater Z., Lis K., Walczuk-Gągała P. “Numerical analysis of the cross-wedge of hollow rail axle”. Advances in Science and Technology Research Journal. 14, 1 (2020): 145–153, https://doi.org/10.12913/22998624/115513.
• [8] Pater Z., Gontarz A., Tomczak J., Bulzak T. “Producing hollow drive shafts by rotary compression”. Arch. Civ. Mech. Eng. 15, 4 (2015): 917–924, https://doi.org/10.1016/ j.acme.2014.10.002.
• [9] Tomczak J., Pater Z., Bulzak T. “Effect of technological parameters on the rotary compression process”. Eksploat. Niezawodn. 15, 3 (2013): 279–283.
• [10] Tomczak J., Pater Z., Bulzak T. “The influence of hollow billet thickness in rotary compression”. Int J Adv Manuf Technol. 82 (2016): 1281–1291, https://doi.org/10.1007/ s00170-015-7437-z.
• [11] Tomczak J. „Studium procesów obciskania obrotowego odkuwek drążonych”. Lublin: Wyd. Politechniki Lubelskiej, 2016.
• [12] Pater Z., Tomczak J., Bulzak T. “Rotary compression as a new calibration test for prediction of a critical damage value”. Journal of Materials Research and Technology. 9, 3 (2020): 5487–5498, https://doi.org/10.1016/ j.jmrt.2020.03.074.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).