Analysis of Friction Forces in the Process of Forming Moulding Mass

• Autorzy: Szewczyk Marek , Szwajka Krzysztof

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0016.2934

Warianty tytułu

PL

Analiza tarcia zewnętrznego w procesie formowania mas formierskich

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Accelerated wear of the moulds' inner surface used in forming loose masses contributes to its frequent replacement or regeneration. This wear is indirectly influenced by the high pressure accompanying the compaction process, but the main cause of accelerated wear is the friction that occurs between the die and the compacted medium. Knowing that the value of the internal pressure in the moulded medium changes with the change of the distance from the punch, in order to properly understand the phenomena accompanying the friction that occurs in the mould during the pressing process, its characteristics must be determined. The paper analyses the distribution of forming pressure inside the mould during the compaction of high-silica sand. The deformation on the die surface was measured using strain gauges, and x-ray tomography was used to visualise the compaction of high-silica sand during the compaction process. The usefulness of an indirect method for measuring the friction coefficient based on the analysis of die deformation has been demonstrated.

PL

Przyśpieszone zużycie powierzchni wewnętrznej form, stosowanych w procesach formowania mas sypkich, przyczynia się do częstej jej wymiany lub regeneracji. Na zużycie to pośrednio wpływa wysokie ciśnienie towarzyszące procesowi zagęszczania, ale główną przyczyną mającą wpływ na przyspieszone zużycie jest tarcie, które występuje pomiędzy matrycą a medium zagęszczanym. Wiedząc, że wartość ciśnienia wewnętrznego w medium formowanym zmienia się wraz ze zmianą odległości od stempla, dla prawidłowego zrozumienia zjawisk towarzyszących tarciu, które zachodzi w formie podczas procesu prasowania, należy więc określić jego charakterystykę. W pracy przeanalizowano rozkład ciśnienia formującego wewnątrz formy podczas zagęszczania piasku wysokokrzemionkowego. Odkształcenie na powierzchni matrycy mierzono za pomocą tensometrów. W celu zobrazowania zagęszczania piasku wysokokrzemionkowego podczas procesu zagęszczania zastosowano tomografię rentgenowską. Wykazano przydatność zastosowania pośredniej metody do pomiaru współczynnika tarcia opartej na analizie odkształceń matrycy.

Słowa kluczowe

EN

coefficient of friction; stresses; strain gauges; forming

PL

współczynnik tarcia; naprężenia; tensometry; formowanie

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2023
• Tom: nr 1
• Strony: 65--75
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., wykr., wz.

Twórcy

autor

Szewczyk Marek

• Rzeszow University of Technology, The Faculty of Mechanics and Technology, Kwiatkowskiego Street 4, 37-450 Stalowa Wola, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-3622-6613

autor

Szwajka Krzysztof

• Rzeszow University of Technology, The Faculty of Mechanics and Technology, Kwiatkowskiego Street 4, 37-450 Stalowa Wola, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-1038-1148

Bibliografia

• 1. Chtourou H., Guillot M., Gakwaya A.: Modeling of the metal powder compaction process using the cap model. Part I. Experimental material characterization and validation. Int. J. Solids Struct., 39, 2002, 1059–1075.
• 2. Martin C.L.: Elasticity, fracture and yielding of cold compactem metal powders. J. Mech. Phys. Solids, 52(8), 2004, 1691–1717.
• 3. Chen M.L., Wu G.J., Gan B.R., Jiang W.H., Zhou J.W.: Physical and Compaction Properties of Granular Materials with Artificial Grading behind the Particle Size Distributions. Adv. Mater. Sci. Eng., 2018, 2018, 8093571.
• 4. Styks J., Wróbel M., Frączek J., Knapczyk A.: Effect of Compaction Pressure and Moisture Content on Quality Parameters of Perennial Biomass Pellets. Energies, 13, 2020, 1859.
• 5. Hardman J.S., Lilley B.A.: Mechanisms of compaction of powdered materials. Proc. R. Soc. Lond. A, 333(1593), 1973, 183–199.
• 6. Lowe C.A., Greenaway M.W.: Compaction processes in granular beds composed of different particle sizes. J. Appl. Phys. , 98, 2005, 123519.
• 7. Hoffman K.: An Introduction to Measurements using Strain Gauges. Hottinger Baldwin Messtechnik Gmbh: Darmstadt, 1989.
• 8. Kim K., Kim J., Jiang X., Kim T.: Static Force Measurement Using Piezoelectric Sensors. J. Sensors,, 2021, 2021, 6664200.
• 9. Żaba K., Trzepieciński T., Rusz S., Puchlerska S., Balcerzak M.: Full-Field Temperature Measurement of Stainless Steel Specimens Subjected to Uniaxial Tensile Loading at Various Strain Rates. Materials, 14, 2021, 5259.
• 10. Słomiński C., Niedostatkiewicz M., Tejchman-Konarzewski J.: Deformation measurements in granular bodies using a particle image velocimetry technique. Arch. Hydro-Eng. Environm. Mech., 53(1), 2006, 71–94.
• 11. Hangx S. J. T., Spiers C. J., Peach C. J.: Creep of simulated reservoir sands and coupled chemicalmechanical effects of CO2 injection. J. Geophys. Res., 115, 2010, 115, B09205.
• 12. Karner S.L., Chester J.S., Chester F.M., Kronenberg A.K., Hajash A.: Laboratory deformation of granular quartz sand: Implications for the burial of clastic rocks. AAPG Bull., 89(5), 2005, 603– 325.
• 13. Chuhan F.A., Kjeldstad A., Bjørlykke K., Høeg K.: Experimental compression of loose sands: Relevance to porosity reduction during burial in sedimentary basins. Can. Geotech. J., 40(5), 2003, 995– 1011.
• 14. Brzesowsky, R.H. Micromechanics of sand grain failure and sand compaction. PhD thesis. Utrecht University: Utrecht, 1995.
• 15. https://www.kronosedm.pl/aluminium-pa6-aw-2017a
• 16. Brzoska Z.; Wytrzymałość materiałów. Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1972.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).