Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Theoretical Analysis of Radial-Axial Ring Rolling Process of 7075 Aluminium Alloy

Lulkiewicz Jarosław, Kawałek Anna, Bajor Teresa, Gąsiorkiewicz Maria, Szkudelski Szymon, Chruściński Michał, Ziółkiewicz Stanisław

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2024

|

Vol. 18, no 4

386--399

EN

This paper presents an analysis of the results of the ring rolling process of EN AW - 7075 aluminium alloy using numerical modelling. The study of the rheological properties of the AW - 7075 aluminium alloy was carried out using the Gleeble 3800 metallurgical process simulator. The modelling of the ring rolling process in the experimental mill was carried out using the Simufact Forming programme based on the finite element method. Based on the analysis of the test results, the speed of the mandrel, the speed of the main roll, the temperature of the metal at the beginning and at the end of the rolling process were determined. The results of research were verified in an experimental mill.

2

Methods to Increase the Protective Effectiveness of Add-on Armour made of Perforated Ultra-High-Strength Nanobainitic Steel Plates

Garbarz Bogdan, Marcisz Jarosław, Burian Wojciech, Kowalski Aleksander, Borowski Jacek, Szkudelski Szymon, Walicki Marek, Zając Kamil

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2023

|

Vol. 14, Nr 1 (51)

23--60

EN

The mechanical properties of industrially produced perforated steel plates are obtained by hardening and low-temperature tempering to produce a martensitic microstructure. Another morphological type of steel microstructure that allows for ultra-high strength and, at the same time, a level of ductility that qualifies it for use in armour is nanobainite. Research into nanobainitic steels has led to the development of plates manufacturing technology at a level that can be implemented in industrial production, and has confirmed the high potential of this material for use as additional armour in the form of perforated plates. This paper reports the results of research aimed at developing a technology for the production of perforated armour plates made of nanobainitic steel, with properties competitive with currently available perforated steel plates on the world market with the highest protective effectiveness under conditions of multi-hit firing tests with small and medium calibre ammunition. The tests were performed on 300 × 260 mm plates, with the nominal thicknesses of 8 mm, 6 mm and 4 mm, produced from industrially melted nanobainitic steel NANOS-BA®. The protective effectiveness of nanobainitic perforated plates in a system with a solid armour steel backing plate of 500 HBW hardness was tested by multi-hit firing, according to the procedures set out in the STANAG 4569 and AEP-55 vol. 1 specifications (adapted to the format of tested plates), against selected projectile types assigned to protection levels 2 and 3. Based on the analysis of the results of the firing tests and the macroscopic and microscopic examinations of the perforated plates before and after firing, the optimum perforation method was selected and the most favourable geometrical and dimensional arrangements of the perforations were determined for different plate thicknesses.

PL

Celem badań było opracowanie technologii wytwarzania płyt perforowanych ze stali nanobainitycznej o skuteczności ochronnej konkurencyjnej w stosunku do obecnie dostępnych pancernych płyt perforowanych. Płyty perforowane o wymiarach 300 × 260 mm × (4 mm, 6 mm oraz 8 mm) wytworzono ze średniostopowej stali nanobainitycznej zawierającej 0,6% masowych węgla. Wykonano badania metalograficzne za pomocą mikroskopu świetlnego i skaningowego mikroskopu elektronowego oraz pomiary mikrotwardości i twardości. Testy ostrzałem wykonano wg STANAG 4569:ed3:2014 zgodnie z procedurą dostosowaną do wymiarów badanych płyt perforowanych. Wykonanie otworów w płytach metodą obróbki skrawaniem nie zmieniło właściwości mechanicznych w warstwach materiału przylegających do otworów. Wycinanie otworów laserem spowodowało spadek ciągliwości i w rezultacie zarodkowanie pęknięć w trakcie uderzenia pocisku. Wszystkie warianty układów płyt perforowanych o grubości 6 mm z płytami litymi o grubości 6 mm 500 HBW badane ostrzałem amunicją 7,62 × 39 mm-API-BZ spełniły wymagania poziomu 2 STANAG 4569. Układy płyt perforowanych o grubości 4 mm z płytą litą o grubości 4 mm 500 HBW nie spełniły wymagań poziomu 2. W wyniku ostrzału amunicją 7,62 × 54R mm-B32-API układów płyt perforowanych o grubości 8 mm z równoległymi płytami litymi 500 HBW o grubości 6 mm w zakresie poziomu 3 STANAG 4569, uzyskano pozytywne rezultaty dla określonych wariantów. Zaproponowano zmodyfikowane wzory perforacji dla płyt nanobainitycznych do finalnej weryfikacji eksperymentalnej.

3

Technologie, konstrukcje i automatyzacja produkcji w procesach Sieci Badawczej Łukasiewicz – Instytucie Obróbki Plastycznej

Chruściński Michał, Lulkiewicz Jarosław, Bączek Marcin, Gąsiorkiewicz Maria, Gronowski Waldemar, Połeć Witold, Czartoryski Bogusław, Szkudelski Szymon, Ziółkiewicz Stanisław

Obróbka Plastyczna Metali

|

2019

|

T. 30, nr 3

227--246

PL

W artykule przedstawiono informacje dotyczące zakresu niektórych działań i prac w Zakładzie Kształtowania Objętościowego i Automatyzacji Produkcji (BO) oraz w Zakładzie Rozwoju Kuźniczych Przyrządów Specjalnych (TW) zajmujących się obróbką objętościową i automatyzacją procesów produkcyjnych na przestrzeni kilku ostatnich lat. W pierwszej jego części zaprezentowano zagadnienia związane z opracowaniem innowacyjnych technologii kształtowania objętościowego. Poruszono zagadnienie technologii kucia dokładnego, w ramach którego prowadzono projekty badawczo-rozwojowe między innymi z takimi kuźniami jak: Sanha Polska Sp. z o.o. i Fabryka Armatur Swarzędz Sp. z o.o. Przedstawiono wybrane wyniki badań procesów kształtowania objętościowego realizowane w ramach zleceń przemysłowych oraz badań nad technologią wyciskania elektrody ze stopu CuNiSi do zgrzewania oporowego ręcznego poszyć autobusowych szkieletów. W kolejnej części zaprezentowano rozwój i wdrożenia specjalnych przyrządów kuźniczych typu PKJ. Przedstawiono główne zalety oraz możliwości techniczne nowych przyrządów kuźniczych typu PKJ, tj. ich uniwersalność, łatwą wymianę narzędzi oraz prostą konstrukcję. Cechy te sprawiają, że przyrządy typu PKJ bardzo dobrze sprawdzają się w produkcji mało- i średnioseryjnej. W ostatniej części poruszono zagadnienie związane z automatyzacją produkcji procesów obróbki plastycznej oraz konstrukcji specjalnych, jakie wykonał ŁUKASIEWICZ – INOP. W artykule przedstawiono m.in.: automatyzację bezwypływkowego procesu kucia dokładnego, automatyzację procesu prostowania rur, kształtowania belek wózka kolejowego oraz automatyzacje procesu walcowania pierścieni.

EN

This article presents information concerning the scope of certain activities and works at the Volumetric Forming and Automation of Production Department (BO) and the Department for Development of Special Forging Instrumentation (TW), which have been dealing with volumetric processing and automation of production processes for the last several years. The first part presents issues related to the development of innovative volumetric forming technologies. The issue of precise forging technology is discussed, on which research and development projects were conducted with forges like: Sanha Polska Sp. z o.o. and Fabryka Armatur Swarzędz Sp. z o.o.. Selected results of research on volumetric forming processes, conducted on the order of industrial entities and of research on CuNiSi alloy electrode extrusion technology for manual resistance welding of bus skeleton sheathing are presented. The next part discusses the development and implementation of special PKJ forging instruments. The main advantages and technical capabilities of the new PKJ forging instruments are presented, i.e. their universality, easy tool change and simple design. These features make PKJ instruments very well suited for small- and medium-series production. The final part touches upon the issue of automation of metalworking production processes as well as the special designs implemented by the Institute. The article presents, among others: automation of the precise flashless forging process, automation of the pipe straightening process, forming of railway cart beams and automation of the ring rolling process.

4

Prototypowe urządzenie do automatycznego prostowania smukłych wyrobów drążonych

Gąsiorkiewicz Maria, Szkudelski Szymon, Bączek Marcin, Lulkiewicz Jarosław, Ziółkiewicz Stanisław

Obróbka Plastyczna Metali

|

2019

|

T. 30, nr 3

179--188

PL

W procesie wytwarzania długich wyrobów, to znaczy takich, których wymiary wzdłużne są znacznie większe od wymiarów przekroju poprzecznego (np. rury o zmiennym przekroju) pod wpływem procesów obróbczych tj.: skrawanie, kształtowanie, obróbka cieplna dochodzi do krzywienia i wypaczenia detali. W związku z tym konieczne jest wprowadzenie do procesu technologicznego operacji prostowania. Jedną z najczęściej stosowanych metod prostowania jest przeginanie odbywające się na prasach. W pracy przedstawiono zautomatyzowane urządzenie do prostowania smukłych wyrobów drążonych, zbudowane w ramach projektu realizowanego przez Sieć Badawczą Łukasiewicz – Instytut Obróbki Plastycznej wspólnie z Zakładami Mechanicznymi Tarnów. W ramach współpracy opracowano koncepcję stanowiska do prostowania opartego na korpusie ramowym. Geometria korpusu została opracowana przy wykorzystaniu modułu do analizy numerycznej. Wykonane symulacje pozwoliły na dobranie przekrojów, rozstawów i geometrii żeber oraz sposobu łączenia tak, aby odkształcenia sprężyste korpusu podczas pracy były jak najmniejsze. Powstało prototypowe urządzenie umożliwiające wykonanie na jednym stanowisku procesu prostowania, pomiaru prostoliniowości zarówno na średnicy zewnętrznej, jak i w środku otworu. Proces prostowania oparty jest na pomiarze prostoliniowości wewnątrz otworu. Aby możliwe było wprowadzenie czujnika pomiarowego do otworu, wstępnie prostowano i przegnano rurę, korzystając z pomiaru zewnętrznego. Proces prostowania kończy się po wykonaniu pomiaru wewnątrz otworu i uzyskaniu jego prostoliniowości w zakresie wymaganej tolerancji. W pracy przedstawiono również pierwsze wyniki badań prostowania, które prowadzono w celu synchronizacji pracy systemu pomiarowego ze sterowaniem.

EN

In the process of manufacturing long products, those whose longitudinal dimensions are substantially greater than the dimensions of the cross-section (e.g. pipes with variable cross-section), when processes are applied, i.e.: machining, forming, heat treatment, pieces are warped and twisted. Because of this, it is necessary to introduce a straightening operation into the technological process. One of the most commonly applied straightening methods is contraflexion on presses. This paper presents an automated machine for straightening of slender, hollowed products, built as part of a project realized by the Łukasiewicz Research Network – Metal Forming Institute jointly with Zakłady Mechaniczne Tarnów. As part of this collaboration, a concept of a straightening station based on a frame body was developed. The body's geometry was designed using a numerical analysis module. Conducted simulations made it possible to select rib cross-sections, spacing and geometry, as well as the joining method, so that the body’s elastic deformations during work were as low as possible. And so, a prototype machine enabling performance of the straightening process, linearity measurement on the exterior surface and at the center of the hole in one station was created. The straightening process is based on linearity measurement inside the hole. For it to be possible to insert a measuring sensor into the hole, the pipe was pre-straightened and contraflexed using external measurement. The straightening process ends after a measurement is taken inside the hole, and its linearity is found within the required tolerance range. This paper also presents the first results of straightening tests, performed in order to synchronize the operation of the measuring system and control.

5

Kucie na gorąco nowych stopów miedzi o obniżonej zawartości ołowiu stosowanych w armaturze wodnej

Chruściński Michał, Szkudelski Szymon, Borowski Jacek, Cwolek Beata, Lehmann Michał

Obróbka Plastyczna Metali

|

2019

|

T. 30, nr 1

35--46

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań zrealizowanych w ramach projektu badawczego pt. „Bezodpadowa technologia kształtowania elementów armatury wody pitnej z bezołowiowych stopów miedzi”, których celem jest opracowanie nowej technologii kucia bezwypływkowego. Opracowano nową technologię kucia bezwypływkowego dla korpusu wodomierza oraz dla korka/zaślepki w trzech rozmiarach. Przeprowadzono badania dla nowo opracowanych stopów miedzi z ograniczoną zawartością ołowiu, badania spęczania na gorąco, dylatometryczne, mikrotwardości oraz obserwacje metalograficzne. Wynik badań materiałowych posłużył do uzupełnienia baz materiałowych programów symulacyjnych, w których zweryfikowana została technologia kucia bezwypływkowego różnych materiałów wsadowych. Następnie wykonano symulacje numeryczne, których celem było sprawdzenie poprawności opracowanej technologii. Do bazy materiałowej komercyjnego programu symulacyjnego wprowadzono dane z przeprowadzonych badań materiałowych dla trzech stopów miedzi. Uzyskany w sposób numeryczny obraz materiału posłużył do symulacji kucia. W ramach weryfikacji nowych materiałów przeprowadzono badania kucia bezwypływkowego, które weryfikowano na zmodernizowanym stanowisku badawczo-kuźniczym, znajdującym się w Fabryce Armatur Swarzędz Sp. z o.o. Wyniki tych badań porównano z wynikami badań symulacyjnych. W celu udoskonalenia procesu cięcia wsadu w ramach weryfikacji technologii kucia bezwypływkowego, przeprowadzono porównanie wpływu objętości materiału wsadowego na uzyskany kształt gotowej okuwki. Porównanie wykonano dla odkuwki Korek 1”, przy użyciu skanera optycznego ATOS COMPACT SCAN 5M w dedykowanym oprogramowaniu GOM Inspect Professional 8.

EN

This article presents the results of studies conducted as part of the research project entitled “Waste-free technology of forming drinking water pipe fittings from lead-free copper alloys”, the goal of which is to develop new flashless forging technology. New flashless forging technology was developed for the body of a water meter and for a plug/stopper in three sizes. Tests of the newly developed copper alloys with limited lead content were performed, including hot upset forging tests, dilatometric tests, microhardness measurements and metallographic investigations. The results of material tests served to supplement the material databases of simulation software, in which the flashless forging technology was verified for various stock materials. Next, numerical simulations were conducted with the goal of verifying the correctness of the developed technology. Data from material tests conducted for three copper alloys was entered into the material database of a commercial simulation program. The numerical picture of the material that was obtained served for simulation of forging. Flashless forging tests were performed to verify the new materials, and verification was done on a modernized testing-forging stand found at Fabryka Armatur Swarzędz Sp. z o.o. The results of these tests were compared with the results of simula-tions. To improve the stock cutting process, as part of the verification of the flashless forging technology, the influence of the stock material’s volume on the obtained shape of the ready forging was compared. The comparison was conducted for the “Plug 1” forging user an ATOS COMPACT SCAN 5M optical scanner in dedicated GOM Inspect Professional 8 software.

6

Badania modelowe procesu walcowania pierścieni

Lulkiewicz Jarosław, Szkudelski Szymon, Ziółkiewicz Stanisław

Obróbka Plastyczna Metali

|

2019

|

T. 30, nr 3

201--212

PL

Wytwarzanie pierścieni metodą kuto-walcowaną należy do najbardziej widowiskowych, a zarazem zaawansowanych kinematycznie procesów obróbki plastycznej. Opracowane technologie kształtowania pierścieni są bardzo cenne i stanowią know-how firm, które nie jest ani udostępniane, ani publikowane. Obecnie wykonanie kuto-walcowanych pierścieni polega na walcowaniu pierścieni z jednoczesnym profilowaniem pobocznic w szczególności materiałów lekkich. Niniejsza praca stanowi wstęp do badań nad opracowaniem i weryfikacją procesu walcowania pierścieni ze stopu aluminium EN AW– 7075. W pracy przedstawiono studium opracowania procesu walcowania pierścieni w programie symulacyjnym Simufact Forming, wykorzystującym metodę elementów skończonych. Na wstępie przedstawiono planowaną metodykę badawczą, mającą na celu uzyskanie zweryfikowanej technologii kształtowania pierścieni. Zaprezentowano zakres i metodę przeprowadzenia badań plastometrycznych, które posłużyły do opracowania matematycznego opisu zmian materiałowych. W dalszej części wskazano na zależności pomiędzy różnymi rodzajami przyjętej kinematyki walców w procesie walcowania pierścieni, jej wpływem na przebieg procesu i geometrię pierścienia. Artykuł wskazuje na możliwość zastosowania uproszczonego procesu symulacyjnego, który nie wpłynie na przebieg walcowania po przeniesieniu wyników do badań fizycznych przeprowadzonych na walcarce laboratoryjnej lub przemysłowej. Otrzymane wyniki badań kształtowania numerycznego pierścienia, takich warunków procesu, jak: prędkość obrotowa walca głównego, posuw trzpienia oraz zapotrzebowanie siłowe procesu posłużyły do zaprojektowania i wykonania modelowej walcarki do pierścieni, na której przeprowadzone zostaną badania weryfikujące symulacje.

EN

Manufacturing of rings rolling method is among the most spectacular and most kinematically advanced metal forming processes. Developed ring forming technologies are very valuable and constitute the know-how of their respective companies, which are not made available or published. Currently, manufacturing of forged and rolled rings involves rolling rings with simultaneous profiling of side surfaces, particularly with the application of lightweight materials. This article is an introduction to research concerning the development and verification of the process of rolling rings from EN AW – 7075 aluminum alloy. This article presents a study of simulation of the ring rolling process in the Simufact Forming simulation environment, utilizing the finite element method. The planned research methodology, with the objective of obtaining verified ring forming technology, is presented in the introduction. The scope and method of conducting plastometric tests, which served for the development of a mathematical description of material changes, is presented. Further on, dependencies between various types of adopted roll kinematics in the ring rolling process are indicated, along with their influence on the course of the process and ring geometry. The article indicates the possibility of applying a simplified simulation process, which will not affect the course of rolling after transfer of results to physical tests performed on a laboratory or industrial rolling mill. Obtained results of ring forming numerical simulations and process conditions, such as: rotational speed of the main roll, mandrel advance and force demand of the process, served for the design and construction of a model ring rolling mill, on which tests will be performed to verify the simulation.

7

Analiza wpływu wybranych parametrów technologicznych procesu wyciskania na jakość powierzchni aluminiowej wypraski o zmiennym przekroju ścianki

Chruściński Michał, Szkudelski Szymon

Obróbka Plastyczna Metali

|

2019

|

T. 30, nr 1

23--34

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań nad technologią wytwarzania wypraski o zmiennym przekroju ścianki. W badaniach skupiono się na opracowaniu parametrów technologii umożliwiającej uzyskanie wyrobu wolnego od wad i nieciągłości materiału na powierzchni zarówno zewnętrznej, jak i wewnętrznej. Opracowano plan badań obejmujący obróbkę cieplną materiału wsadowego przed operacją wyciągania ścianki, redukcją jej grubości. Badania polegały na ocenie wpływu rodzaju obróbki cieplnej na jakość powierzchni wypraski. Przeprowadzono badania bez udziału międzyoperacyjnej obróbki cieplnej oraz z międzyoperacyjną obróbką (wyżarzaniem i przesycaniem). Wyżarzanie przeprowadzono w temp. 450°C w czasie 4 godzin, następnie wypraski chłodzono z piecem. Obróbkę przesycania wyprasek wykonano w trzech wartościach temperatury, tj. 450°C, 480°C i 510°C w czasie 1 godziny każdą; po tym czasie chłodzono je w wodzie. Podczas operacji wyciągania ścianki wypraski sprawdzono różne strategie formowania. W tym celu zaprojektowano i wykonano dwa komplety narzędzi kształtujących, które różniły się stopniem przeformowania przy jednakowym efekcie końcowym. W pierwszej części rozpatrywano wyciąganie ścianki przez dwie matryce, natomiast w kolejnej części – wyciąganie przez trzy matryce. W badaniach porównano również dwa środki smarne dedykowane do wyciskania stopów aluminium na zimno, mianowicie: olej multipress Al71 oraz stearynian cynku. W artykule wykazano, że odpowiednie dobranie parametrów, tj. międzyoperacyjna obróbka cieplna, smarowanie oraz stopień przeformowania, pozwala uzyskać wyrób wolny od wad powierzchni.

EN

This article presents the results of tests concerning the production technology of an drawpiece with varying wall cross-section. Tests were focused on developing technological parameters making it possible to obtain a product free of defects and discontinuities of material on both the exterior and interior surface. A test plan was developed, covering heat treatment of the stock material prior to the wall drawing operation, reduction of its thickness. Tests involved assessment of the influence of the type of heat treatment on the drawpiece’s surface quality. Tests with and without interoperational heat treatment (annealing and hyperquenching) were performed. Annealing was performed at 450°C for 4 hours, then extrudates were cooled along with the furnace. Hyperquenching of extrudates was performed at three temperatures, i.e. 450°C, 480°C and 510°C, for 1 hour for each temperature; after this time, they were cooled in water. During the wall drawing operation performed on the extrudate, different forming strategies were checked. For this purpose, two sets of forming tools were designed and manu-factured, which differed in their reduction ratio but yielded the same final effect. In the first part, wall drawing through two dies was considered, and in the next part – drawing through three dies. Tests also compared two lubricants dedicated for cold extrusion of aluminum alloys, namely: Al71 multipress oil and zinc stearate. This article demonstrates that proper selection of parameters, i.e. interoperational heat treatment, lubrication and reduction ratio, makes it possible to obtain a product free of surface defects.