Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Zastosowanie symulacji numerycznych do opracowania zmodyfikowanej technologii wytwarzania odkuwek pierścieniowych o wysokiej jakości powierzchni

Burdek M., Garbarz B., Sińczak J., Kobic J.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2009

|

T. 61, nr 2

13-19

PL

Stalowe odkuwki pierścieniowe są półwyrobem do produkcji szerokiego asortymentu pierścieni i obręczy, w tym obręczy na koła wagonowe, lokomotywowe i tramwajowe. Do produkcji odkuwek pierścieniowych stosuje się obecnie matryce z płaskim dnem, co utrudnia przemieszczanie się materiału wsadu przy powierzchni styku z matrycą. Taka technologia produkcji odkuwek pierścieniowych stwarza zagrożenie powstawania wad powierzchniowych w postaci zmarszczek i zakuć. Wyeliminowanie lub zmniejszenie przyczyn powstawania tych wad można uzyskać przez zmianę kształtu narzędzi i parametrów kucia. Celem badań było opracowanie - z zastosowaniem symulacji numerycznych - modyfikacji technologii kucia odkuwek pierścieniowych, w wyniku której byłoby możliwe podwyższenie i ustabilizowanie jakości powierzchni i warstwy przypowierzchniowej w krytycznych miejscach obręczy kolejowych odwalcowanych z odkuwek pierścieniowych. Symulacje numeryczne operacji kucia odkuwek pierścieniowych wykonano z zastosowaniem programu Qform3D. Danymi wejściowymi do symulacji numerycznych były charakterystyki odkształcalności stali określone w próbach jednoosiowego ściskania w symulatorze procesów metalurgicznych Gleeble 3800. Symulacje numeryczne wykonano dla nowej konstrukcji matryc, dotychczas nie stosowanych w warunkach przemysłowych dla dwóch rodzajów wsadu: o przekroju wielokątnym i o przekroju kołowym. W oparciu o wyniki symulacji numerycznych opracowano założenia do prób przemysłowych kucia odkuwek pierścieniowych uwzględniających zmodyfikowany kształt narzędzi i częściowo zmienione parametry procesu.

EN

Steel ring-shaped forgings are semi-products for manufacturing wide range of rings and rims, including tyres for wagon, locomotive and tramway wheels. In manufacturing of ring-shaped forgings flat-bottom die blocks are used at present, which hinder material of the stock to relocate at the contact surface with the block. This technology for manufacturing ring-shaped forgings creates the risk of surface defects such as wrinkles and overlaps. The elimination or reduction of the reasons for occurrence of these defects can be obtained by chantings the shape of tools and parameters of forging. The purpose of the research was to develop - using the numerical simulations - modification of the technology for making ring-shaped forgings as a result of which the enhancement and stabilisation of surface quality and surface layer at critical points of railway wheel tyres rolled out of ring-shaped forgings would be possible. The numerical simulations of making ring-shaped forgings were carried out using Qform3D software. The input data for these simulations were steel deformability characteristics determined in uniaxial compression tests using Gleeble 3800 simulator. The numerical simulations were carried out for the new construction of dies, which have not been used under the industrial conditions so far, for two types of the forging stock: with polygonal cross-section and with circular cross-section. Based on the numerical simulation results the assumptions for industrial tests of making ring-shaped forgings in consideration of modified shape of tools and partially changed process parameters were developed.

2

Weryfikacja przemysłowa zmodyfikowanej technologii wytwarzania odkuwek pierścieniowych o wysokiej jakości powierzchni

Burdek M., Garbarz B., Stępień J., Hajduk Z., Musiał A., Reszke J., Kobic J.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2009

|

T. 61, nr 4

11-16

PL

Celem badań była weryfikacja zmodyfikowanej technologii kucia stalowych odkuwek pierścieniowych, dającej w wyniku podwyższenie i ustabilizowanie jakości powierzchni i warstwy przypowierzchniowej w krytycznych miejscach obręczy kół kolejowych odwalcowanych z odkuwek pierścieniowych. W oparciu o wyniki symulacji numerycznych wykonano weryfikację przemysłową kucia odkuwek pierścieniowych uwzględniających zmodyfikowany kształt narzędzi i częściowo zmienione parametry procesu. Na podstawie wyników weryfikacji przemysłowej ustalono, że zastosowanie matrycy górnej o zmienionym kształcie powierzchni wewnętrznej zgodnie z opracowaną propozycją, wypukłej matrycy dolnej oraz stempla o kulistej powierzchni czołowej i o większej średnicy niż obecnie stosowana, wywiera korzystny wpływ na rozkład odkształcenia materiału w procesie kucia i powoduje przemieszczenie krawędzi bloczka wsadowego w pożądanych kierunkach, na wewnętrzną powierzchnię obręczy, co prowadzi to do uzyskania wysokiej jakości powierzchni i warstwy przypowierzchniowej w miejscach ekstremalnej eksploatacji wyrobu.

EN

The purpose of the testing was to verify the modified technology for making ring-shaped steel forgings that provides the enhanced and stabilised quality of surface and surface layer at the critical points of railway wheel rims rolled out of ring-shaped forgings. Based on the numerical simulation results the industrial verification of making ring-shaped forgings in consideration of modified shape of tools and partially changed process parameters was carried out. From the industrial verification results, it was found that the use of top tool with modified shape of internal surface in accordance with the developed proposal, convex bottom tool and punch with spherical end face and diameter greater than the one used so far has advantageous effect on distribution of material strain during forging and results in shifting the charge block towards the desired directions, to the internal surface of the rim, which provides high quality surface and surface layer at the points of extreme operation of the product.

3

Opracowanie i zastosowanie zasad doboru i przygotowania materiału wsadowego z wlewków ciągłych do wytwarzania w Hucie Bankowa Sp. z o.o. kuto-walcowanych obręczy do kół pojazdów szynowych

Garbarz B, Stępień J., Hajduk Z., Musiał A., Krawczyk A., Kazanecki J., Sińczak J., Malinowski Z., Kobic J.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2006

|

T. 58, nr 1

1-14

PL

Artykuł zawiera wyniki badań i prób przemysłowych wykonanych w projekcie celowym nr 6 T08 2003 C/06107 dofinansowanym przez Ministerstwo Nauki i Informatyzacji pt.: "Opracowanie zasad doboru wsadów z COS i dostosowanie do tych wsadów technologii wytwarzania kuto-walcowanych obręczy kół dla pojazdów szynowych". Celem projektu było opracowanie kryteriów doboru i przygotowania materiału wsadowego w postaci stalowych wlewków ciągłych o przekroju poprzecznym niekołowym, do wytwarzania kuto-walcowanych obręczy na koła pojazdów szynowych oraz dostosowanie technologii wytwarzania obręczy do tych wsadów. Efektem zastosowania wsadów z COS w miejsce półwyrobów walcowanych z wlewków konwencjonalnych jest zwiększenie uzysku materiałowego i obniżenie kosztów przygotowania materiału wsadowego. Znacznie mniejszy stopień przerobu struktury krzepnięcia w przypadku stosowania wlewków ciągłych i niekołowa symetria przekroju poprzecznego wlewków, które stosuje Huta Bankowa, wymagały zbadania wpływu tych czynników na właściwości obręczy. W ramach projektu zrealizowano szeroki program prób przemysłowych, laboratoryjnych badań materialowych i symulacji komputerowych, obejmujący wszystkie istotne aspekty wpływu rodzaju materiału wsadowego na właściwości obręczy i na technologię ich wytwarzania.

EN

The paper contains results of investigation and industrial trials carried in the targeted project no 6 T08 2003 C/06 107 supported financially by the Ministry of Science and Information Technology entitled: "Development of methods for selection of continuously cast stock material and adaptation of forged-and-rolled railway wheel tyres manufacturing technology to the selected stock material". The aim of the project was to develop criteria for selection and preparation of stock material as continuously cast blooms of non-circular cross-section for manufacturing of forged-and-rolled railway wheel tyres and to adapt the manufacturing technology to the selected stock material. Application of continuously cast stock material instead of material rolled from conventionally cast ingots results in increasing of material yield and decreasing of material preparation costs. Much lower ratio of deformation of solidification, structure in case of application of continuously cast semiproducts and non-circular symmetry of cross-section of the continuously cast material used at Huta Bankowa required investigation of the effect of the separameters on properties of the tyres to be carried out. A wide programme of industrial trials, laboratory investigation and computer simulation comprising all important aspect of the effect of stock material on properties of the tyres and on manufacturing technology was accomplished in the project.

4

Symulacja komputerowa i badania weryfikacyjne kucia odkuwek do walcowania obręczy

Garbarz B., Stępień J., Sińczak J., Hajduk Z., Musiał A., Kobic J.

Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji

|

2005

|

Vol. 25, nr 1

129-130

PL

Artykuł obejmuje wyniki badań prowadzonych w Hucie Bankowa w ramach projektu pt. Opracowanie zasad doboru wsadów z COS i dostosowanie do tych wsadów technologii wytwarzania kuto-walcowanych obręczy kól dla pojazdów szynowych. Obliczenia wykonano za pomocą programu komputerowego Qform3D dla odkuwek wsadowych do walcowania dwóch typów obręczy. Wynikami obliczeń były rozkłady temperatury, intensywności odkształceń i naprężeń średnich. Kierunki i geometrię przemieszczania się materiału podczas kucia odkuwek ustalono eksperymentalnie za pomocą znaczników w postaci napoin ze stali nierdzewnej napawanych na naroża bloczków wsadowych. Stwierdzono, że modelowanie komputerowe, zweryfikowane co do dokładności obliczeń metodami badań fizycznych, jest niezbędnym narzędziem analizy i optymalizacji procesu kucia.

EN

The paper contains results of research work carried out at Huta Bankowa under project entitled "Preparation of principles for selection of continuously cast stock material for production of tyres of rail vehicles and adaptation of technology to the new stock material". For two chosen types of tyres simulation of forging process using Qform 3D computer program was accomplished. As a result of calculation distribution of temperature, deformation intensity and average stress were obtained. To identify direction and geometry of material flow during forging markers in the form of stainless welds laid on edges of the stock material were applied. It was found that computer modelling verified and corrected by experimental research is becoming necessary method for analysing and optimization of forging process.

5

Przetapianie laserowe warstwy wierzchniej walców z żeliwa sferoidalnego stopowego

Klimpel A., Kobic J., Janicki D., Burdek M., Marczak Z.

Inżynieria Materiałowa

|

2003

|

R. XXIV, nr 2

88--94

PL

W pracy przedstawiono przebieg procesu przetapiania laserowego warstwy wierzchniej walców hutniczych z żeliwa sferoidalnego stopowego, za pomocą lasera diodowego dużej mocy HPDL ROFIN SINAR DL 020. Przeprowadzono badania wpływu podstawowych parametrów procesu przetapiania laserowego na jakość warstwy wierzchniej trzech gatunków żeliw stopowych sferoidalnych o strukturze bainitycznej - ZSN, perlityczno-bainitycznej - ZSB i perlitycznej - ZSP. Wykazano, że istnieją optymalne warunki technologiczne przetapiania badanych żeliw, zapewniające wysoką jakość warstw wierzchnich o głębokości w zakresie 0,5-1,0 mm i szerokości w jednym przejściu ok. 6,0 mm. Metal przetopionej warstwy ma drobnoziarnistą strukturę martenzytyczną, a SWC jest wąska. Warstwy wierzchnie wykazały znaczny wzrost twardości; w przypadku żeliwa ZSN do ok. 650 HV 0,20, ZSB do ok. 440 HV 0,20 i ZSP do ok. 460 HV 0,20. Badania odporności na zużycie ścierne typu metal-metal z przeciwpróbką ze znacznie twardszego żeliwa stopowego sferoidalnego ZD-1, wykazały, że przetopienie laserowe warstwy wierzchniej zapewnia znaczny wzrost odporności na zużycie ścierne. Najwyższy wzrost odporności na zużycie ścierne w stosunku do nie przetopionego żeliwa wystąpił w przypadku żeliwa perlitycznego ZSP - 6 x, następnie żeliwa bainitycznego - ZSN - ok. 5 x i ostatecznie żeliwa perlityczno-bainitycznego ZSB - ok. 2 x.

EN

This paper describes the laser remelting process of surface layer of alloy cast spheroidal irons mill rolls. New generation of high power diode laser - HPDL provides high power density source of energy with beam intensity from cubic 10 /10 to the 5 W/square centimetres and high power efficiency up to 50 %. HPDL lasers can be succesfully used as the reliable and cost efficient tool for remelting, hardening, heat conduction welding and laser assisted machining. The HPDL laser beam radiation has the focus spot of rectangular shape 6.8 x 1.8 mm, what is very useful and efficient for uniform and smooth remelting surface layers of metal parts. High power diode laser ROFIN SINAR DL 020 of max power of 2,3 [kW], was used to remelt the surface layer of three grades of alloy cast spheroidal irons, used for production of mill rolls. Examined alloy cast spheroidal irons have the structure of the bainitic - ZSN, pearlitic-bainitic - ZSB, and pearlitic - ZSP. The study of the influence of the main parameters of the laser remelting process on the quality of surface layer of the three examined grades of cast irons were conducted. It was proved that there are optimum laser remelting conditions and it possible to produce the laser remelted surface layers of very high quality and the width approx. 6.0 [mm] and depth of the range 0.5/1.0 mm, depending on the laser beam heat input. The martensite microstructure of the remelted surface layers is fine and high increase of hardness and simultaneously metal-metal wear resistance was obtained. The average hardness of the remelted surface layer of the bainitic cast iron - ZSN is around 650 HV 0.20, the pearlitic-bainitic cast iron -ZSB is around 440 HV 0.20 and pearlitic cast iron ZSP is around 460 HV 0.20. The highest increase of the wear resistance in comparison to the wear resistance of the substrate was achieved for ZSP cast iron approx. six times, next for ZSN cast iron approx. 5 times and finally for ZSB cast iron - approx. 2 times.