Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Analysis of the Forming Process of Energy-Absorbing Elements made from 7000 Series High-Strength Aluminum Alloy

Jaśkiewicz K., Skwarski M., Polak S., Gronostajski Z., Krawczyk J., Kaczyński P., Chorzępa W.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2020

|

Vol. 65, iss. 2

697--705

EN

The paper covers the research on the process of solutionizing of 7075 aluminum alloy in cold tools during the stamping of a high-strength structural element (B-pillar’s base). For technological reasons, in order to obtain high strength parameters of the 7075 alloy, it is necessary to carry out a solutionization process, which allows to obtain dispersion strengthening during ageing process. Properly performed heat treatment of the alloy increases the strength of the material to approx. 600 MPa. The combination of the process of solutionization with simultaneous shaping is aimed at improving and simplifying technological operations of aluminum alloy stamping, shortening the duration of the manufacturing process and reducing production costs. The manufactured lower part of the B-pillar will be used for the verification of the validity of the developed method. During the experiment, a series of stamping tests were carried out, in which the lubricants, pressure and position of the upper and lower blankholders were the variables. The obtained results allow to estimate the influence of the cooling conditions on the strength of the drawpieces obtained after the process of artificial ageing. In order to verify and analyse the results more quickly, a numerical simulation was carried out.

2

Badanie elementów energochłonnych wykonanych ze stopów magnezu

Gronostajski Z., Kaczyński P., Polak S., Jaśkiewicz K., Krawczyk J.

Przegląd Mechaniczny

|

2018

|

nr 2

22--25

PL

Wykorzystanie stopów magnezu w przemyśle motoryzacyjnym jest utrudnione, gdyż procesy gięcia i tłoczenia muszą być prowadzone w podwyższonych temperaturach. Drugim przeciwwskazaniem jest niewielka sztywność elementów magnezowych. W pracy przedstawiono wyniki badań dynamicznego zgniatania magnezowych elementów energochłonnych. Zastosowanie elementów usztywniających w postaci pianki aluminiowej pozwala na pochłanianie dużej energii właściwej (energia podzielona przez masę). W pracy wykazano, że energia właściwa pochłaniana przez magnezowe crash-boxy może być większa niż w przypadku elementów wykonanych ze stali HC380.

EN

The use of magnesium alloys in automotive industry is difficult, because the processes of bending and pressing must be carried out at an elevated temperatures. The second contraindication is a low stiffness of magnesium elements. Following paper presents results of dynamic crushing of magnesium energy-absorbing elements. The use of aluminum foam as stiffening elements allows to absorb high specific energy (absorbed energy divided by specimen mass). The paper has shown that the specific energy absorbed by the magnesium crash-boxes is greater than specific energy absorbed by crash-boxes made of HC380 steel.

3

Analiza tłoczenia stopu aluminium 7075 w podwyższonych temperaturach

Skwarski M., Gronostajski Z., Jaśkiewicz K., Kaczyński P., Zwierzchowski M., Polak S., Krawczyk J.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2018

|

Vol. 85, nr 9

301--306

PL

Celem artykułu jest zaprezentowanie wyników badań eksperymentalnych przeprowadzonych nad stopem aluminium serii 7075 w postaci blachy. Uzyskane wyniki i spostrzeżenie posłużą jako informacje wejściowe do procesu projektowania technologii tłoczenia na gorąco elementów konstrukcji lekkich samochodu. Stop aluminium 7075 posiada w stanie umocnionym bardzo wysoką wytrzymałość właściwą, uzyskaną po odpowiedniej obróbce cieplnej. Autorzy artykułu postawili sobie za zadanie wyznaczenie optymalnych parametrów obróbki cieplnej, które w połączeniu z obróbką plastyczną pozwolą przeprowadzić analizę procesu tłoczenia wysokowytrzymałego stopu 7075 w warunkach przemysłowych. Wyniki przeprowadzonego eksperymentu otwierają nowe możliwości w zakresie kształtowania wysokowytrzymałego stopu aluminium 7075.

EN

The aim of the article is to present the results of experimental research carried out on the aluminum alloy series 7075 in the form of sheet metal. Obtained results and observation will serve as input information for the process of designing technology for hot stamping of light car construction elements. The aluminum alloy 7075 has, in reinforced condition, very high specific strength, obtained after a suitable heat treatment. The authors of the article set themselves the task of determining the optimal parameters of heat treatment, which in combination with the plastic processing will allow to analyze the pressing process of a high-strength alloy 7075 in industrial conditions. The results of the conducted experiment open new possibilities in the field of shaping the high-strength aluminum alloy 7075.

4

Policy-based sla storagemanagement model fordistributeddata storage services

Nikolow D., Słota R., Polak S., Pogoda M., Kitowski J.

Computer Science

|

2018

|

Vol. 19 (4)

403--429

EN

There is high demand for storage related services supporting scientists in their research activities. Those services are expected to provide not only capacity but also features allowing for more exible and cost ecient usage. Such features include easy multiplatform data access, long term data retention, support for performance and cost dierentiating of SLA restricted data access. The paper presents a policy-based SLA storage management model for distributed data storage services. The model allows for automated management of distributed data aimed at QoS provisioning with no strict resource reservation. The problem of providing users with the required QoS requirements is complex, and therefore the model implements heuristic approach for solving it. The corresponding system architecture, metrics and methods for SLA focused storage management are developed and tested in a real, nationwide environment. Keywords distributed storage systems, quality of service, service level agreement, management model, heuristics.

5

Durability analysis of forging tools after different variants of surface treatment using a decision-support system based on artificial neural networks

Mrzygłód B., Hawryluk M., Gronostajski Z., Opaliński A., Kaszuba M., Polak S., Widomski P., Ziemba J., Zwierzchowski M.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2018

|

Vol. 18, no. 4

1079--1091

EN

This article concerns a decision-support system based on artificial neural networks (ANN) enabling analysis and forecasting of the durability of forging tools used in the hot forging process of a cover forging – a sealing element of the driveshaft in road freight vehicles. The process of knowledge acquisition, adopted neural network architecture and parameters of the developed network are presented. In addition, 3 variants of a hybrid layer (gas nitrided layer GN + PVD coating) were applied to the selected tools (punches applied in the 2nd top forging operation): GN/AlCrTiN, GN/AlCrTiSiN, and GN/CrN, in order to improve durability, and the resultant tools were also compared to standard tools (with only gas nitriding) and regenerated tools (after repair welding regeneration). The indispensable knowledge about the durability of selected forging tools (after various surface engineering variants), required for the process of learning, testing and validation for various neural network architectures was obtained from comprehensive, multi-year studies. These studies covered, among other things: operational observation of the forging process, macroscopic analysis combined with scanning of tools’ working surfaces, microhardness measurements, microstructural analysis and numerical modeling of the forging process. The developed machine-learning dataset was a collection of approx. 900 knowledge records. The input (independent) variables were: number of forgings manufactures, pressing forces, temperature on selected tool surfaces, friction path and type of protective layer applied to tool. Meanwhile, output (dependent) variables were: geometrical loss of tool material and percentage share of the four main destructive mechanisms. Obtained results indicate the validity of employing ANN-based IT tools to build decision-support systems for the purpose of analyzing and forecasting the durability of forging tools.

6

Kształtowanie elementu typu U-shape ze stopu aluminium 7075

Gronostajski Z., Skwarski M., Jaśkiewicz K., Kaczyński P., Polak S., Krawczyk J., Chorzępa W., Śliz K., Uzar S.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2017

|

Vol. 84, nr 8

332--335

PL

Artykuł przedstawia możliwości odkształcania stopu aluminium serii 7075 i potencjał tego materiału do procesu tłoczenia w podwyższonych temperaturach. Celem przeprowadzonych badań było uzyskanie elementu o kształcie litery U z blachy stopu 7075, cechującego się wysoką wytrzymałością i twardością. Stop aluminium w stanie obróbki cieplnejT6 w postaci blach został odkształcony w nagrzanych wcześniej narzędziach, a następnie zmierzono jego twardość w określonych, krytycznych miejscach. Wykonano serie prób, zmieniając przy tym parametry procesu, takie jak: temperatura materiału wsadowego oraz prędkość kształtowania. Temperatura narzędzi była stała dla wszystkich wykonanych prób. Przeprowadzone badania pozwoliły na uzyskanie elementu o zadowalających własnościach mechanicznych, zbliżonych do właściwości po obróbce T6. Stanowi to pretekst do dalszych badań nad materiałem w celu wykorzystania go na odpowiedzialne elementy konstrukcyjne maszyn i pojazdów, wymagające podwyższonej wytrzymałości. Stan, w którym materiał został dostarczony (stan T6 – po procesie przesycania i starzenia sztucznego) zapewnia mu wysoką wytrzymałość ograniczając jednak jego odkształcalność. Zadana geometria narzędzi powoduje dodatkowo na tyle duże odkształcenie materiału, że materiał szybko ulega pękaniu podczas tłoczenia. Aby zapobiec pękaniu, stosowana jest obróbka cieplna. Powoduje ona jednak zmiany w mikrostrukturze materiału, co skutkuje pogorszeniem jego własności wytrzymałościowych. Autorzy artykułu postawili sobie za zadanie zachowanie wysokich własności wytrzymałościowych zbliżonych po obróbce cieplnej T6 oraz otrzymanie kształtu odpowiadającego geometrii narzędzi.

EN

This article deals with the forming of the 7075 aluminumalloy grade and demonstrates the potential of this material for the hot stamping process. The purpose of the research was to obtain a U-shaped element made of 7075 aluminum alloy sheet, characterized by high strength and hardness. T6 temper 7075 aluminum alloy sheets were deformed in preheated tools and then its hardness and strength were measured in selected, critical locations. A series of tests were made, changing process parameters such as tools temperature, batch material temperature, and deformation speed. The conducted research allowed to obtain an element with satisfactory mechanical properties. This is a basis for further research on the use of 7075 aluminum alloy for production of load carrying components of machines and vehicles requiring increased strength. The delivery state of the material (T6 temper - after the solutionizing process and artificial aging) provides high strength properties and relatively good deformability. However, the tool’s geometry causes a large deformation of the material sothat it begins to crack. Heat treatment is commonly used to prevent material fromcracking. However, it causes changes in the microstructure of the material, which results in a deterioration of its strength properties. The authors of the articles set themselves the task of combining both: proper geometry of the workpiece and high strength properties

7

Investigations of the influence of engine thermal state on the fuel consumption of passenger vehicles

Adamski W., Polak S.

Combustion Engines

|

2017

|

R. 56, nr 2

49--52

EN

The paper presents the results of investigations of the fuel consumption of two vehicles performed for non-stabilized engine temperature in the start and warm up phases. The measurements were performed in a wide range of ambient temperatures from –18°C to +25°C. In order to obtain such conditions the tests were carried out in a climate chamber.

8

Acoustic Simulation’s Verification of WFI ATHENA Filterwheel Assembly

Pilch A., Kamisiński T., Rataj M., Polak S.

Archives of Acoustics

|

2017

|

Vol. 42, No. 3

483--489

EN

Ariane 5 rocket produces very high sound pressure levels during launch, what can influence structures located in the fairing. To reduce risk of damage, launch in vacuum conditions is preferred for noise sensitive instruments. In Wide Filed Imager (WFI) project, the main part of the filterwheel assembly is an extremely thin (~240 nm) filter of large area (170×170 mm), very sensitive to noise and vibrations. The aim of this study was to verify numerical calculations results in anechoic measurements. The authors also checked the influence of WFI geometry and sound absorbing material position on sound pressure level (SPL) affecting the filter mounted inside the assembly. Finite element method (FEM) simulations were conducted in order to obtain noise levels in filter position during Ariane 5 rocket launch. The results will be used in designing of WFI filterwheel assembly and endurance of the filter during launch verification.

9

Analiza zużycia wkładek do spęczania podczas kucia w warunkach przemysłowych

Gronostajski Z., Kaszuba M., Zwierzchowski M., Polak S., Nowak B.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2016

|

T. 27, nr 1

21--31

PL

Intensywność zużycia narzędzi w procesach kucia na gorąco zależy głównie od warunków procesu oraz od materiału narzędzi. Duża ilość i różnorodność czynników wpływających na trwałość matryc oraz ich wzajemne oddziaływanie powoduje, że zagadnienie to jest bardzo trudne do analizy. W pracy opisano zjawiska zachodzące na powierzchni matryc do spęczania swobodnego na gorąco. Na skutek długotrwałej pracy narzędzia, niezależnie od ilości wytworzonych odkuwek, najbardziej intensywne zużycie zachodzi w miejscu najdłuższego kontaktu z kutym materiałem. Przeprowadzono analizę wymiarów za pomocą skanowania powierzchni roboczych narzędzi. Następnie z każdej matrycy pobrano wycinek do badań. Wybrane zostały charakterystyczne obszary na rozwinięciu profilu narzędzia wzdłuż promienia. W obszarach tych wykonano pomiar twardości oraz dokonano obserwacji mikrostruktury w warstwie wierzchniej, a także zmian powierzchni przy użyciu mikroskopu skaningowego. Niebezpiecznym sposobem zużycia narzędzi podczas kucia na gorąco jest odkształ- cenie plastyczne oraz zmęczenie cieplno-mechaniczne, które prowadzi do powstania małych pęknięć. Dalszy ich rozwój, uwarunkowany parametrami procesu, interakcją między matrycą a odkuwką, prędkością płynięcia materiału, prowadzi najczęściej do powstania wtórnej siatki pęknięć na całej powierzchni kontaktu. W świetle badań, ogólnie przyjęty pogląd, że dominującym mechanizmem zniszczenia matryc w procesie kucia na gorąco jest zużycie ścierne, jest dyskusyjny. Wykazano, że mechanizmy takie, jak: cieplno-mechaniczne pękanie, zużycie ścierne oraz odkształcenia plastyczne występują równocześnie od samego początku procesu i mogą być (w danych warunkach) mniej lub bardziej intensywne.

EN

The intensity of tool wear in hot forging processes mainly depends on the conditions of the process and on the material from which a tool is made. The large number and variety of factors having an impact on die lifetime and their mutual interaction makes this a problem that is very difficult to analyze. This paper describes phenomena occurring on the surface of dies for hot open die upset forging. As an effect of long-term tool work, regardless of the number of produced forgings, the most intensive wear takes place at the point of longest contact with the forged material. Analysis of dimensions was conducted by scanning of tools’ working surfaces. Next, a slice was collected for testing from each die. Characteristic areas were selected on the development of the tool’s profile along its radius. Hardness measurement was performed in these areas, and the microstructure in the surface layer and changes in the surface were examined under a scanning electron microscope. Plastic deformation and thermomechanical fatigue are dangerous tool wear mechanisms during hot forging, which lead to the formation of small cracks. The further development of these cracks, conditioned by process parameters, interaction between the die and forging, and material flow rate, most often leads to the formation of a secondary network of cracks on the entire contact surface. In light of this study, the generally accepted view that the dominant mechanism of die destruction in hot forging processes is abrasive wear is called into question. It is shown that mechanisms such as: thermomechanical cracking, abrasive wear, and plastic deformations occur simultaneously from the very beginning of the process and may be (under specific conditions) of greater or lesser intensity.

10

Modelowanie zużycia ściernego stempla do kucia na gorąco odkuwki pokrywy

Kaszuba M., Polak S., Ziemba J.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2016

|

Vol. 83, nr 8

344--347

PL

W pracy przedstawiono próby zastosowania modelu Archard do opisu zużycia ściernego stempli stosowanych w przemysłowym procesie kucia na gorąco. Wyniki uzyskane z modelowania numerycznego zostały zweryfikowane w warunkach przemysłowych. Analizie poddano stemple po różnych czasie eksploatacji i różnym stopniu zużycia.

EN

The paper presents attempts to apply the model to describe the Archard wear stamps used in the industrial process hot forging. The results of numerical modeling have been verified in industrial conditions. Punches were analyzed after a different time use and varying degrees of wear.

11

Analiza procesu tłoczenia wspornika ze stali martenzytycznej

Gronostajski Z., Krawczyk J., Polak S., Chorzępa W.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2016

|

Vol. 83, nr 1

27--33

PL

Pomimo wdrażania do produkcji samochodów takich materiałów jak: stopy aluminium, stopy magnezu, kompozyty i tworzywa sztuczne, stal jest nadal materiałem dominującym w przemyśle motoryzacyjnym. Celem pracy było wykonanie analizy procesu tłoczenia wspornika ze stali martenzytycznej MAH900 a w końcowym efekcie opracowanie technologii jego kształtowania. Proces kształtowania został zasymulowany za pomocą programu MSC.Marc 2013. Kształty narzędzi przyjęto w oparciu o dokumentację z firmy Kirchhoff Polska. Dane materiałowe blachy martenzytycznej MAH900 wyznaczono w próbach rozciągania próbek wiosełkowych. Obliczenia zostały wykonane przy użyciu elementów powłokowych (typu shell) oraz bryłowo-powłokowych (shell-solid). Największe różnice między tymi dwoma modelami obserwowane są w miejscach, w których występuje pogrubienie materiału – w rzeczywistości dochodzi tam do zgniatania materiału. Elementy powłokowe w tym przypadku są niewystarczająco dokładne do wyznaczenia pól odkształceń i naprężeń ze względu na brak możliwości ich odwzorowania po grubości blachy. Na podstawie obliczeń została przygotowana technologia tłoczenia wspornika w firmie Kirchhoff. Następnie wykonano proces tłoczenia i porównano kształty wytłoczki rzeczywistej z wynikami symulacji numerycznej. W zaprojektowanym procesie wytwarzania wspornika kolumny kierownicy z blachy martenzytycznej uzyskano niewielkie różnice w kształcie wspornika otrzymanego w symulacji numerycznych z użyciem elementów bryłowo-powłokowych i wytworzonego w procesie rzeczywistym.

EN

Despite wider and wider use of novel materials such as aluminium alloys, magnesium alloys, composites and plastics in car production, steel is still the dominant material in automotive industry. The main goal of the work was to perform the analysis of stamping process a bracket made of martensitic steel MAH900 aiming to develop forming technology. The results of the stamping process simulation were compared to the experimental results. The forming process was simulated with MSC.Marc 2013. Geometry of the tools was generated based on the documentation from Kirchhoff Polska company. The material data of martensitic steel MAH900 have been determined experimentally. The calculations were made using two models, one employing shell elements and the other using shell-solid elements. The greatest differences between the two models was observed in places, where the material is thickened – actually, here, the compression of the material takes place.. The shell elements in this case are not able to represent through-thickness stresses.. The calculations were used to develop the stamping technology for the bracket implemented in Kirchhoff company. The real drawpiece shapes were compared to the numerical simulation results. Slight differences between the results of the numerical simulation using solid-shell elements and the real process’ measurements have been observed, only.

12

The effect of increasing amitriptyline doses on cardiomyocytes’ electrophysiology - simulation study

Tylutki Z., Jornil J., Polak S.

Bio-Algorithms and Med-Systems

|

2016

|

Vol. 12, no. 1

33--38

EN

Overdoses of tricyclic antidepressants may lead to arrhythmia. The aim of the study was to simulate the effect of increasing concentrations of amitriptyline (AMI) and its metabolite, nortriptyline, on the action potential of human ventricular cell. Methods: Simulations were performed in Cardiac Safety Simulator platform with the use of the O’Hara-Rudy model. Input data included literature-derived, drug-specific IC50 values for ICa(L), IKr, and INa currents. Individual concentrations of AMI and nortriptyline were simulated in Simcyp. Nine single doses (mg) were tested: 5, 10, 50, 100, 300, 500, 1000, 5000, and 10,000. Results: The values of simulated endpoints (APD50, APD90, triangulation, and APD90) increase with drug concentrations. APD90 was statistically significant for doses up from 1000 mg. EADs were observed after administration of 10,000-mg AMI. Conclusions: The consequences of various doses of AMI on the single cardiac myocytes were simulated in our study. Repolarization abnormalities were not expected for the therapeutic doses. EADs may be observed for very high doses of AMI.

13

Cellular automata model for prediction of crack initiation and propagation in hot forging tools

Rauch L., Chmura A., Gronostajski Z., Polak S., Pietrzyk M.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2016

|

Vol. 16, no. 3

437--447

EN

The paper presents design and implementation of the cellular automata (CA) model, which predicts damage of forging tools due to fatigue. The transition rules for the model were developed on the basis of known information regarding crack initiation and propagation. The coefficients in the model were determined by the inverse analysis of the thermal fatigue tests performed on the Gleeble 3800 simulator and in the special device with a rotating disc. The CA model was coupled with the conventional abrasive wear model. The layers of cell in the CA space, which are in contact with the workpiece, were removed successively following the abrasive wear of the tool. The CA model was connected with the finite element (FE) programme, which simulates stresses in tools during forging. Since this multiscale approach appeared to be extremely demanding as far as computing times are considered, an efficient implementation of the model on heterogeneous hardware architectures was prepared. Results of simulations were compared with the industrial data and good predictive capabilities of the model were confirmed.

14

Wpływ kształtu stempla oraz metody cięcia na odkształcenia graniczne w próbach wywijania otworu

Polak S., Gronostajski Z., Krawczyk J.

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2015

|

R. 60, nr 11

563--569

PL

W artykule przedstawiono porównanie współczynników wywijania otworu dla czterech blach o zróżnicowanych parametrach wytrzymałościowych. W badaniach zastosowano trzy rodzaje stempli: płaski , kulisty oraz stożkowy. Otwory w próbkach wykonano przy użyciu technologii cięcia: laserem, metodą elektroerozyjną za pomocą drutu oraz wykrawania. Wyznaczone wskaźniki wywijania kołnierza pokazują, że bardzo duży wpływ na końcową średnicę otworu ma kształt zastosowanych narzędzi. Największe powiększenie średnicy otworu uzyskano dla stempla stożkowego, mniejsze dla stempla kulistego, a najmniejsze dla stempla płaskiego. Wyniki prób wywijania otworów stemplem stożkowym odbiegają od ogólnej zasady, że im blacha wykazuje większe odkształcenia plastyczne podczas prób rozciągania, tym bardziej można powiększyć otwór przed powstaniem pęknięcia.

EN

The article presents a comparison of the hole-flange factors for four steel sheets that have differential strength parameters. Three types of punch were applied in research: cylindrical, spherical and conical. The holes in samples were made using cutting technologies: laser cutting, electrodischarge method using wire and punching. Coefficient of hole expansion show, that the shape of used tools has a great impact on the final diameter of hole. The greatest enlargement of the diameter was received for the conical punch, smaller for the spherical and the smallest for the cylindrical punch. The results of the of hole expansion tests using the conical punch diverge from the general rule that as the greater plastic deformation during the stretching sheet is the more enlargement of hole before the cracking.

15

Badania energochłonności struktur wykonanych ze stopów magnezu

Kaczyński P., Bartczak B., Gronostajski Z., Polak S.

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2015

|

R. 60, nr 12

699--706

PL

Artykuł przedstawia badania energochłonności cienkościennych struktur energochłonnych wykonanych ze stopu magnezu AZ31. Badany materiał pęka krucho podczas zginania w temperaturze otoczenia. Ten powszechnie znany problem utrudnia obróbkę plastyczną stopów magnezu i ich wykorzystanie w produkcji elementów energochłonnych. W pracy wykazano, iż zastosowanie odpowiedniego kształtu geometrycznego pozwala na kontrolę procesu dynamicznego zgniatania i aktywowanie nowego mechanizmu pochłaniania energii, jakim jest progresywne kruszenie.

EN

Magnesium is the eighth most common element on earth. Its content in the earth's crust is 2.1 %. Today, China produces about 80 % of magnesium worldwide. It is primarily used as: an alloying addition to aluminum castings (41 %), the material for castings and sheets (32 %), the material for desulfurization of steel alloys (14%) and for other purposes (14 %) [1]. Global demand for this element is expected to reach 1 270 000 tons, which is an increase of 42 % compared to 2015 [2]. Magnesium alloys are the third most commonly used material for the construction of the structural elements, right after steel alloys and aluminum alloys. Because density of magnesium equals to about ¼ of steel density and ⅔ of aluminum density it is one of the lightest metals. This allows for its use in the automotive industry, aerospace industry, power industry and other industries that pus special emphasis on construction weight reduction. A good example is the increased use of magnesium components by major automotive companies, including General Motors (GM), Ford, Volkswagen and Toyota [3÷10]. However, the weight of magnesium components in a typical family sedan car in North America equals only to 0.3 % of the total weight of the vehicle. The reason for this state is the problem with the plastic forming of magnesium elements and the behavior of the material during impact. Sheets made of magnesium alloys cracks brittle during bending. This material is considered to be unsuitable for the construction of energy-absorbing elements, which absorb energy by plastic folding. This study demonstrate that the use of appropriate geometric shape allows to control the dynamic crushing process and activation of a new mechanism which is progressive crushing.

16

Stworzenie podstaw do budowy hybrydowego modelu zużycia narzędzi do kucia na gorąco

Wilkus M., Rauch Ł., Polak S., Gronostajski Z., Pietrzyk M

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2015

|

z. 267

103--108

PL

Motywacją dla wykonanych badań była próba stworzenia podstaw dla modelu zużycia narzędzi do kucia uwzględniającego różne mechanizmy zużycia. Bazą dla koncepcji modelu były symulacje metodą elementów skończonych procesu kucia. Obliczone parametry sklasyfikowano w aspekcie wpływu na różne mechanizmy zużycia. Następnie na etapie post-processingu wykonano analizę wrażliwości i oceniono wpływ tych parametrów na zużycie narzędzi, a wyniki porównano z pomiarami ubytku materiału i głębokości pęknięć dla wybranej odkuwki. Przeprowadzono analizę porównawczą dla różnych fragmentów powierzchni i wyznaczono jakościową korelację między tymi pomiarami i obliczonymi parametrami. Na tej podstawie stworzono koncepcję budowy hybrydowego modelu zużycia narzędzi do kucia.

EN

An attempt to build the tool wear model, which accounts for various mechanisms of wear, was the motivation. Finite element simulations created the basis for this analysis. Calculated parameters were classified according to their influence on various wear mechanisms. Following this during post-processing sensitivity analysis was performed and influence of these parameters on the tool wear was evaluated. The results were compared with the measurements of wear and cracks depth at various points of the die. Qualitative correlation between measurements and calculated parameters was assessed and the basis for the hybrid tool wear model was proposed.

17

Optymalizacja kształtu odkuwki kołnierzowej z wykorzystaniem metody Rosenbrocka w celu minimalizacji jej masy

Gronostajski Z., Hawryluk M., Misiun G., Polak S., Pawełczyk M.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2015

|

z. 267

97--102

PL

W pracy autorzy podjęli się optymalizacji odkuwki kołnierzowej w celu minimalizacji masy materiału wsadowego. Przemysłowy proces kucia realizowany jest na prasie korbowej o dopuszczalnym nacisku 2500 ton w 3 operacjach: spęczania, kucia matrycowego wstępnego i kucia matrycowego wykańczającego. Do przeprowadzonej optymalizacji wykorzystano bezgradientowy algorytm Rosenbrocka, który sprzężono z modelem numerycznym przy wykorzystaniu języka Python. W ramach badań przeprowadzono modelowanie numeryczne procesu kucia, które pozwoliło na określenie jego najistotniejszych parametrów, m.in.: sił, rozkładów odkształcenia i pola temperatur oraz sposobu płynięcia. Główne parametry optymizacji dobrano na podstawie wyników symulacji komputerowych oraz normy kucia odkuwki kołnierzy. Przyjęto, że minimalizacja masy odkuwki będzie realizowana poprzez zmianę trzech wybranych na podstawie wyników MES, najistotniejszych parametrów – grubości i położenia denka oraz wysokości otwarcia na wypływkę. Wynikiem przeprowadzonej optymalizacji było obniżenie masy materiału o 5,3%. Otrzymane rezultaty optymalizacji zostały poddane analizie a następnie weryfikacji opartej o eksperyment w warunkach przemysłowych.

EN

In presented article authors has decided to optimize forging of the flange type in order to minimize the weight of the initial billet. Industrial forging process was carried out on the crank press with the pressure of 2500 tonnes in three operations: upsetting, initial die forging and final die forging. To conduct the optimization Rosenbrock algorithm has been used. For the study numerical modeling of industrial forging process has been carried out. Based on the results of computer simulation and standards of flange forging authors decided to reduce the weight by interfering into three selected parameters - thickness and the position of the bottom and the height of the outside flash opening. The result of the optimization was material weight reduction by 5,3% The obtained results were analyzed and will be verified by experiment in industrial conditions.

18

Krzywe odkształceń granicznych dla stopów magnezu AZ31 i AZ61

Gronostajski Z., Jaśkiewicz K., Niechajowicz A., Krawczyk J., Polak S., Kaczyński P., Bartczak B.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2015

|

z. 267

31--37

PL

W pracy przedstawiono porównanie krzywych odkształceń granicznych dla blach ze stopów magnezu AZ31 i AZ61 odkształcanych w podwyższonych temperaturach. Badania zostały zrealizowane na specjalnie zaprojektowanym przyrządzie umożliwiającym przeprowadzenie badań w warunkach izotermicznych w temperaturach do 400˚C. Badane stopy, praktycznie nieodkształcalne w temperaturze otoczenia, można kształtować na ciepło. Wyraźną poprawę odkształcalności obserwuje się w temperaturach powyżej 200˚C. Blachy ze stopu magnezu AZ61 można stosować do tłoczenia w temperaturach powyżej 250°C, w których wykazują właściwości zbliżone do blach z miękkiej stali. Wyznaczone krzywe odkształceń granicznych mogą być zastosowane do projektowania kształtowania z wykorzystaniem metod matematycznego modelowania.

EN

The paper presents a comparison of forming limit curves for metal alloy AZ31 and AZ61 magnesium deformed at elevated temperatures. The tests were performed on a specially designed device that allows testing in close to isothermal conditions at temperatures up to 400°C. Tested alloys, practically non-deformable at ambient temperature, can be formed after heating over 200°C. Sheets of AZ61 magnesium alloy can be used for stamping at temperatures above 250°C then it exhibits properties similar to mild steel. Determined forming limit curves may he used to design forming processes by mathematical modeling methods.

19

Numeryczna symulacja testu zderzeniowego z uwzględnieniem umocnienia odkształceniowego w procesie wytwarzania energochłonnego elementu samochodu

Ambroziński M., Polak S., Gronostajski Z., Kuziak R., Chorzępa W., Pietrzyk M.

Mechanik

|

2015

|

R. 88, nr 2

92--97

PL

Przedmiotem artykułu jest ocena możliwości numerycznej symulacji zachowania się elementów nadwozia samochodu w czasie kolizji. Opisano problematykę związaną z wytwarzaniem elementów pochłaniających energię oraz doborem materiału na te elementy. Do analizy wybrano stal z mikrododatkami, stal dwufazową i stal z efektem umocnienia (TRIP). Przeprowadzono symulacje wytwarzania oraz eksploatacji, tj. test zderzeniowy (crash test), elementu karoserii samochodowej wykonanego z tych stali. W teście zderzeniowym przyjęto dwa modele materiału. W pierwszym pominięto odkształcenia materiału podczas wytwarzania elementu, natomiast w drugim uwzględniono lokalną niejednorodność odkształceń powstałych w trakcie tłoczenia. Wyniki obliczeń porównano z fizycznymi symulacjami testu zderzeniowego. Wykazano, że drugie podejście daje znacznie lepsze oszacowanie właściwości produktu dla stali z mikrododatkami i stali dwufazowej. Takiej poprawy dokładności nie uzyskano dla stali z efektem TRIP.

EN

Paper deals with an evaluation of possibilities of numerical simulations of car body parts during collision. Problem of manufacturing of the crash box and selection of materials for this part was described. Microalloyed steel, Dual Phase (DP) steel and TRIP (Transformation Induced Plasticity) steel were selected for the analysis. Numerical simulations of manufacturing of crash box and crash tests were performed for element made of the three selected steels. Two variants of material model were used in the simulations of the crash test. In the first variant earlier deformation of the material during manufacturing was neglected. In the second variant strains calculated in simulations of the stamping process were transferred to the crash box. Results of calculations were compared with physical simulations of the crash test. It was shown that the second variant gives improvement of the results for microalloyed and DP steels. This improvement was not observed for the TRIP steel.

20

Modelowanie numeryczne procesu zużycia ściernego matryc do kucia na gorąco

Gronostajski Z., Polak S., Krawczyk J.

Mechanik

|

2015

|

R. 88, nr 5-6

345--349

PL

Porównano rzeczywiste zużycie wkładek matrycowych, służących jako narzędzia do kucia na gorąco koła zębatego, z ich zużyciem wynikającym z analizy MES, w której posłużono się modelem zu- życia ściernego Archarda. W celu określenia rzeczywistego zu- życia wykorzystano laserowy skaner optyczny, którym zbadano stan powierzchni roboczej matryc po 4300 cyklach kucia.

EN

Actual wear rate occurring to the gear wheel hot forging die inserts as determined by experiment is compared with that resulting from mathematical modeling (FEM) to the Archard’s abrasive wear model. In order to determine real wear rate, working faces of the forging die inserts were inspected before and after 4300 forging cycles.