Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Numerical research on brake calliper piston's weight reduction

Petrov M., Philippov Y., Petrov P.

Computer Methods in Materials Science

|

2015

|

Vol. 15, No.1

244--250

EN

Under understanding the necessity of the weight reduction without decrease in strength properties of a construction part the authors have tried to declare the methodology of the parts' construction on the example of the brake calliper piston. Taking commonly used high strength aluminium wrought alloy of the 6xxx-serie the behaviour of the piston under plain compression load was investigated separately for elastic and plastic deformation. After that it was compared with the results for carbon steel CIO. Under definition of the maximal allowed parameter's value for elastic and minimal allowed parameter's value for plastic deformations, represented by factor of safety (FoS) and yield stress respectively, the sensitivity maps of the proposed piston constructions were calculated. Opposite to the total topology optimization the outer geometry of the original piston was unchanged. The results of the study have shown that the changing of the inner geometry can be done in a certain range without any significant strength decrease of the construction part but not arbitrary.

PL

Rozumiejąc konieczność redukowania masy elementów części samochodu przy jednoczesnym zachowaniu ich własności wytrzymałościowych, autorzy pracy podjęli próbę opracowania metodologii konstrukcji tego typu elementów na przykładzie tłoku w zacisku hamulca. Do produkcji tłoka powszechnie stosowane są stopy aluminium z serii 6xxx, charakteryzujące się wysoką wytrzymałością. Stąd dla tego materiału przeprowadzono badania w płaskim stanie odkształcenia w zakresie odkształceń sprężystych oraz plastycznych. Następnie wyniki doświadczeń porównano z wynikami otrzymanymi dla stali węglowej C10. Na podstawie współczynnika bezpieczeństwa (FoS), definiowanego z wykorzystaniem maksymalnej dopuszczalnej wartości dla odkształcenia sprężystego i minimalnej dozwolonej wartości dla odkształcenia plastycznego, oraz granicy plastyczności, obliczono mapy wrażliwości dla zaproponowanych wariantów konstrukcji tłoków. W przeciwieństwie do zastosowania globalnej optymalizacji, zewnętrzny kształt oryginalnego tłoka pozostał niezmieniony. Wyniki przeprowadzonych badań pokazały, że zmiana wewnętrznego kształtu tłoka jest możliwa w pewnym zakresie bez znaczącego obniżenia własności wytrzymałościowych konstrukcji.

2

Comparative analysis of process parameters of talc mechanical activation in centrifugal and attrition mill

Andric L., Terzic A., Acimovic-Pavlovic Z., Pavlovic L., Petrov M.

Physicochemical Problems of Mineral Processing

|

2014

|

Vol. 50, iss. 2

433--452

EN

The efficiency of talc mechanical activation by means of two different mechano-activators - centrifugal and attrition mill is investigated in this study and the comparative analysis of the characteristics of obtained talc powders is presented. A new approach for obtaining high-grade talc concentrate with low Fe2O3 content is achieved through effect of mechanical activation of talc accompanied by hydrometallurgical process. The applied mechanical activation process conditions of ultra-centrifugal mill were defined by number of rotor revolutions, sieve mesh size, and current intensity. These operating parameters of the ultra-centrifugal mill were variable. Ultra fine grinding of talc in attrition mill (attritor) was carried out in various time intervals - from 5 to 15 min. The following technological parameters of the mechanical activation were monitored: time of mechanical activation, circumferential rotor speed, capacity of ultra-centrifugal mill, and specific energy consumption. The investigation was based on a kinetic model. The structure and behavior of activated samples were characterized by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD) analysis, and differential thermal analysis (DTA).

3

Research into the flow stress of Al-Mg-Si alloy (AD-31) during the abrupt change of the strain rate at elevated temperatures

Petrov P., Voronkov V., Potapenko K., Petrov M.

Computer Methods in Materials Science

|

2013

|

Vol. 13, No. 1

63--67

EN

In industrial practice of bulk forging, e.g. extrusion, abrupt changes in strain rate during material’s deformation occur. For accurate prediction of the material flow during a forging process and characterisation of the plastic deformation, the experimental investigation of the effect on the transient change in strain rate (CSR) on plastic material flow behaviour is necessary. The present paper deals with an investigation of this effect on the flow stress of an AD 31 aluminium alloy, ordered to the Al-Mg-Si aluminium alloys system, during its deformation within the temperature range of 300 – 510oC. During continuous uniaxial compression loading of a cylindrical specimen, the strain rate was abruptly increased or decreased from its initial value at engineering strain of ~35 %. The results of the experimental investigations were used to determine the isothermal flow stress-strain curves of the AD 31 alloy. On the basis of these curves, the strain rate sensitivity index m as a function of true strain as well as temperature was determined.

PL

W przemysłowych procesach kształtowania objętościowego np. wyciskaniu, występują nagłe zmiany prędkości odkształcania podczas formowania materiału. Dla dokładnego opisania płynięcia materiału w tego typu procesach, konieczne jest przeprowadzenie doświadczeń pozwalających określić wpływ takich znacznych zmian prędkości na plastyczne płynięcie materiału. W niniejszej pracy badano stop aluminium AD-31 należący do grupy stopów Al-Mg-Si w temperaturach 300 – 510oC. W próbach osiowosymetrycznego spęczania próbek cylindrycznych, prędkość odkształcania była gwałtownie zwiększana bądź zmniejszana w stosunku do wartości wyjściowej, przy odkształceniu inżynierskim ~35 %. Wyniki badań doświadczalnych pozwoliły na wyznaczenie izotermicznych krzywych umocnienia badanego stopu. Na podstawie otrzymanych zależności wyznaczono indeks wrażliwości prędkości odkształcania w funkcji odkształcenia i temperatury.

4

Investigation of the heat transport during the hollow spheres production from the tin melt

Petrov M., Petrov P., Bast J., Sheypak A.

Computer Methods in Materials Science

|

2013

|

Vol. 13, No. 2

276--282

EN

The present paper reveals one of the energy efficient ways of the units (hollow spheres) production for cellular structures for their further application in light weight constructions, realized through the metallurgical procedure. The metallurgical method exhibit all known methods in intelligence, because it based on the own physical properties of the used materials and boundary conditions of the process, not involving any organically core and preparation of the powder and slurries. These small hollow spheres made from different materials could change the weight of a construction part essentially, used as acoustic and thermal insulation and also as protection against vibrations. They can be used as a unit cell for big parts and alone filled with an inert gas, e.g. fusion targets. Pure tin shells were produced intransient (thixotropic) state of materials by elevated temperatures (close to the melting point of the pure tin) and several simulation steps were used, to determine the preferable boundary conditions. To one of them belongs the investigation of the temperature fields during the formation process. The heat transport from the tin melt into the semi-solid tin shell influence the nucleation process so the solid wall should be formed before the gas starts to form the inner hollow space. Otherwise the semi-solid shell will be broken by the gas pressure or the inner hollow space does not occur. For these purposes the CFD- (Computational Fluid Dynamic) and FEM-commercial codes such as FLUENT and Solid Works Simulation Package respectively were taken. At the end the data verification of the obtained simulation results with the measurements on the laboratory stand and theoretical calculations were carried out. Current investigation was completed by the determination of the whole temperature fields on the side surface of the form nozzle, which was obtained from a thermogram captured with the help of an infrared camera (IRC).

PL

Praca przedstawia jedną z energooszczędnych metod produkcji zespołów struktur komórkowych (pustych kul) stosowanych w lekkich konstrukcjach. Opisany proces metalurgiczny produkcji kul wykorzystuje fizyczne własności zastosowanych materiałów oraz warunki brzegowe procesu bez wprowadzania proszków czy zawiesin. Puste kulki o małych średnicach wykonane z różnych materiałów mogą znacząco zmniejszyć wagę elementów konstrukcyjnych wykorzystywanych jako izolatory akustyczne i termiczne, a także jako ochrona przed wibracjami. Można je stosować jako komórki jednostkowe dla większych elementów lub jako elementy samodzielne wypełnione gazem obojętnym. Powłoki z czystej cyny produkowane są w temperaturze bliskiej temperatury topnienia materiału (w stanie tiksotropowym). W ramach pracy wykonano szereg symulacji komputerowych, które umożliwiły określenie właściwych warunków brzegowych procesu produkcji. Badano między innymi rozkład temperatury podczas procesu produkcji. Transport ciepła w procesie formowania powłok z cyny od stanu płynnego do stanu pół-stałego ma wpływ na proces zarodkowania, dlatego ścianki będące w stanie stałym powinny być formowane zanim gaz rozpocznie kształtowanie wnętrza powłoki. W przeciwnym wypadku pół-stała powłoka pęknie pod wpływem ciśnienia gazu lub w ogóle nie powstanie. W pracy do symulacji wykorzystano komercyjne programy FLUENT oraz pakiet SolidWorks. Wyniki symulacji zostały porównane z wynikami doświadczeń oraz obliczeń teoretycznych. Ponadto badania uzupełniono o wyznaczenie pola temperatury na powierzchni dyszy formującej dzięki termogramowi zarejestrowanemu kamerą na podczerwień (IRC).

5

Research into the technological process of extrusion - type forging of automotive wheel made of magnesium alloy produced with the help of loaded - die

Petrov P., Voronkov V., Plotnikov A., Ivanov V., Petrov M., Basyuk S.

Computer Methods in Materials Science

|

2011

|

Vol. 11, No. 2

251-258

EN

The presented paper deals with the manufacturing of the automotive wheels. It focuses on the effect of the forging die geometry on the loading conditions during the hot forging of the preform of the wheel. The investigation within the scope the paper has been done on the basis of the finite-element (FE) modelling. It was carried out by means of the FE commercial codes QFORM-2D/3D. The FE modelling of the hot forging of the preform of the wheel showed the potentiality of the chosen scheme of the combined extrusion-type forging with the help of a loaded-die. The relationships between the geometrical parameters of the die and the technological parameters of the forging were established on the basis of numerical simulation.

PL

Artykuł dotyczy wytwarzania felg samochodowych. Badany jest wpływ kształtu matrycy na siły w procesie kucia na gorąco. Do badań wykorzystano komercyjny program MES QFORM-2D/3D. Symulacje kucia felgi samochodowej pokazały potencjalne możliwości kombinowanego procesu wyciskania-kucia we wstępnie obciążonych matrycach. Wyznaczone zostały zależności pomiędzy kształtem matrycy i parametrami technologicznymi kucia.

6

Effect of temperature and strain rate on friction factor during hot deformation of Al-Mn and Al-Cu-Mg Al-alloys

Petrov P., Gnevashev D., Dubinchin A., Petrov M., Solotych V., Eiesland J. W.

Computer Methods in Materials Science

|

2009

|

Vol. 9, No. 1

55-60

EN

Massive hot forging of any aluminium alloy can be performed with the help of several types of metal-forming machines, namely hydraulic press, mechanical press, screw press etc. Applying one of these machines allows production of either typical forgings or near net shape forgings. Anyway, there is a technological parameter which has a strong influence the quality of a forging made of Al-alloy. This is the composition of lubricant. The choice of a lubricant for forging is major task, especially in case of aluminium alloys deformation. The efficiency of any lubricant can be estimated by at least three criteria: 1) the lubricant should have good tribological properties; 2) the lubricant should have good heat-shielding properties; 3) the lubricant should produce little or no smoke. The paper is linked to the investigation of the effect of temperature as well as strain rate on lubricants for massive hot forging. Friction factor was chosen as one of the criteria for the estimation of the effects mentioned. Wide range of temperatures was observed. The research on friction has been done for Al-Mn and Al-Cu-Mg aluminium alloys. In this connection, physical and numerical investigation of friction performed. The condition of experimental investigation corresponded to the forging process of Al-alloys with the help of the hydraulic and screw press as well. The ring upsetting technique with combination of FE-simulation was chosen for investigation of the effect of temperature and strain rate on friction factor value. The regressions for the relationship between friction factor and temperature as well as strain rate for all lubricant under study have been obtained. Some practical recommendations were given.

PL

Tematem artykułu są badania wpływu temperatury oraz prędkości odkształcenia na własności smarów w procesie kucia matrycowego na gorąco. Wspólczynnik tarcia został wybrany jako jedno z kryteriów estymacji analizowanego efektu. Badania tarcia wykonano dla stopów aluminium Al-Mg oraz Al-Cu-Mg w podwyższonej temperaturze. Zachowanie się smarów analizowano w zakresie temperatur 200-470°C. Przeprowadzono fizyczne oraz numeryczne symulacje. Badania doświadczalne wykonane zostały dla procesu kucia stopów aluminium na prasach hydraulicznej i śrubowej. Natomiast do analizy numerycznej wpływu temperatury i prędkości odkształcenia na współczynnik tarcia wybrano proces spęczania pierścieni symulowany przy użyciu metody elementów skończonych. Ostatecznie otrzymano zależności regresyjne pomiędzy analizowanymi parametrami, które zostały przedstawione w artykule wraz z pewnymi praktycznymi wskazówkami.