An Analysis Of The Industrial Forging Process Of Flange In Order To Reduce The Weight Of The Input Material

• Autorzy: Gronostajski Z. , Hawryluk M. , Kaszuba M. , Misiun G. , Niechajowicz A. , Polak S. , Pawełczyk M.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amm-2015-0217

Warianty tytułu

PL

Analiza przemysłowego procesu kucia odkuwki kołnierza w celu zmniejszenia masy materiału wsadowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents an analysis of the industrial process of hot forging a flange. The authors developed several thermomechanical models of the forging process for which they carried out computer simulations using the MSC.Marc 2013 software. In the Jawor Forge flanges with a neck are manufactured by hot forging in crank presses with a maximum load of 25 MN. The input material, in the form of a square bar, is heated up to a temperature of 1150°C and then formed in three operations: upsetting, preliminary die forging and finishing die forging. The main aim of the studies and the numerical analyses, in which the geometry of the tools would be modified, was to maximally reduce the amount of the input material taking into account the capabilities of the Jawor Forge, and consequently to significantly reduce the production costs. Besides the Forge’s equipment resources, the main constraint for modifications was the flange-with-neck forging standard which explicitely defines the tolerances for this element. The studies, which included numerical modelling, infrared measurements and technological tests, consisted in changing the geometry of the tools and that of the forging preform. As a result, the optimum direction for modifications aimed at reducing the mass of the input material was determined. The best of the solutions, making it possible to produce a correct forging in the Jawor Forge operating conditions, were adopted whereby the weight of the preform was reduced by 6.11%. Currently research is underway aimed at the application of the proposed and verified modifications to other flange forgings.

PL

Artykuł dotyczy analizy przemysłowego procesu kucia matrycowego na gorąco odkuwki typu kołnierz. Autorzy publikacji opracowali szereg modeli termomechanicznych procesu kucia, dla których przeprowadzili symulacje komputerowe z zastosowaniem oprogramowania MSC.Marc 2013. Przemysłowy proces wytwarzania kołnierzy z szyjką w kuźni Jawor wykonuje się metodą kucia na gorąco na prasach korbowych pracujących z maksymalnym obciążeniem 25 MN. Materiał wsadowy w postaci pręta kwadratowego jest nagrzewany do temperatury 1150°C i następnie kształtowany z wykorzystaniem trzech operacji – spęczania, matrycowania wstępnego oraz matrycowania wykańczającego. Głównym celem przeprowadzanych badań i analiz numerycznych polegających na modyfikacji geometrii narzędzi było jak największe ograniczenie wielkości materiału wsadowego przy jednoczesnym uwzględnieniu możliwości technologiczno-technicznych Kuźni Jawor. Miało to pozwolić na znaczącą redukcję kosztów produkcji. Za największy ogranicznik przeprowadzanych modyfikacji poza parkiem maszynowym zakładu przyjęto normę kucia kołnierzy z szyjką, która w jednoznaczny sposób definiuje tolerancje wykonywanego elementu. Przeprowadzone badania polegające na zmianie geometrii narzędzi i przedkuwki, obejmujące modelowanie numeryczne, pomiary termowizyjne oraz próby technologiczne pozwoliły określić optymalny kierunek wprowadzanych modyfikacji procesu umożlwiający redukcję masy materiału wsadowego. Przyjęcie przez autorów najlepszego z możliwych do uzyskania w warunkach Kuźnia Jawor rozwiązań pozwoliło na zmniejszenie masy wstępniaka o 6,11% w stosunku do masy wyjściowej. Obecnie trwają dalsze prace badawcze związane z przełożeniem zaproponowanych i zweryfikowanych zmian na inne odkuwki kołnierzowe.

Słowa kluczowe

EN

numerical modelling; forging; optimisation

PL

modelowanie numeryczne; kucie; optymalizacja

• 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: 2015
• Tom: Vol. 60, iss. 2A
• Strony: 849--853
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Gronostajski Z.

• Wrocław University of Technology, 25 Wybrzeże Wyspiańskiego Str., 50-370 Wrocław, Poland

autor

Hawryluk M.

• Wrocław University of Technology, 25 Wybrzeże Wyspiańskiego Str., 50-370 Wrocław, Poland

autor

Kaszuba M.

• Wrocław University of Technology, 25 Wybrzeże Wyspiańskiego Str., 50-370 Wrocław, Poland

autor

Misiun G.

• Wrocław University of Technology, 25 Wybrzeże Wyspiańskiego Str., 50-370 Wrocław, Poland

autor

Niechajowicz A.

• Wrocław University of Technology, 25 Wybrzeże Wyspiańskiego Str., 50-370 Wrocław, Poland

autor

Polak S.

• Wrocław University of Technology, 25 Wybrzeże Wyspiańskiego Str., 50-370 Wrocław, Poland

autor

Pawełczyk M.

• FORGE JAWOR S.A.

Bibliografia

• [1] N.R. Bhutta, N.R. Chitkara, Int. J. Mech. Sci. 38, 891-916 (1996).
• [2] http://www.euroforge.org/fileadmin/user_upload/Downloads/World-tons-2013.pdf
• [3] M. Geiger, Cirp. Ann.-Manuf. Techn. 44, 581-588 (1995).
• [4] W.A. Knight, Int. J. Adv. Manuf. Tech. 7, 159-167 (1992).
• [5] R. Kopp, J. Mater. Process. Tech. 60, 1-4 (1996).
• [6] G. Samołyk, Eksploat. Niezawod. 22, 50-54 (2004).
• [7] V. Vazquez, B. Painter, T. Altan, T. Takemasu, J. Mater. Process. Tech. 59, 95-105 (1996).
• [8] http://www.euroforge.org/fileadmin/user_upload/eLibrary/Extra_Info_44_Meist_besser_und_selten_teurer.pdf
• [9] S.H. Zhang, Z.R. Wang, Z.T. Wang, Y. Xu, K.B. Chen, J. Mater. Process. Tech. 151, 39-47 (2004).
• [10] M. Hawryluk, M. Marciniak, G. Misiun, Eksploat. Niezawod. 16, 600-607 (2004).
• [11] Z. Gronostajski, M. Hawryluk, J. Krawczyk, M. Marciniak. Eksploat. Niezawod. 13, 129-133 (2013).
• [12] J. Tomczak, Z. Pater, T. Bulzak, Arch. Civ. Mech. Eng. 14, 104-113 (2014).
• [13] Z. Gronostajski, M. Kaszuba, M. Hawryluk, M. Zwierzchowski, Arch. Civ. Mech. Eng. 14, 528-539 (2014).
• [14] D. Pociecha, B. Boryczko, J. Osika, M. Mroczkowski, Arch. Civ. Mech. Eng. 14, 376-382 (2014).
• [15] P. Preś, W. Skoczyński, K. Jaśkiewicz, Arch. Civ. Mech. Eng. 14, 622-635 (2014).

Uwagi

This research has been funded under the project entitled: “Development and implementation of precise forging in Jawor Forge PLC” being carried out under priority 1 – Research and development of modern technologies, Measure 1.3 – Support for R&D projects for entrepreneurs carried out by scientific entities, Submeasure 1.3.1 – Development projects, the Operational Programme Innovative Economy, in the years 2007-2013, co-funded from the European Regional Development Fund.

PL

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