The selected issue of flange cracking in the radial extrusion process of hollow parts has been discussed in this paper. The researches were carried out based on numerical calculations in the Deform 3D software and experimental tests, which were carried out using pipe billets made of aluminum alloy EN AW 6063. A new methodology has been developed that allows to determine the place and approximate moment of material cohesion loss. This is determined from the results of the FEM calculation only, and does not require calibration tests. The method is based on a detailed analysis of the state of stress, state of strain in the forging, and is focused on identifying zones with an uneven distribution of the mentioned parameters. Determination of characteristic zones with a zero increase in the strain effective value makes it possible to determine, with a high approximation, the maximum (due to the phenomenon of cracking) diameter of the flange. The results of numerical calculations showed a high agreement with the results of experimental tests, in which the maximum diameter of the flange was determined.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Rectangular and square hollow steel sections can be manufactured using either a “direct forming” or an “indirect forming” method. The production route for both “direct forming” and “indirect forming” techniques can be conducted at room temperature (cold forming) or elevated temperature (hot forming). It might also start by forming at room temperature and subsequently followed by heat treatment (hot-finishing). The manufacturing method and production route choice cause the final products that are roll-formed from the same material to possess different mechanical properties. One of the main reasons for the disparity of mechanical properties is the variation of residual stress induced during forming processes. In this paper, available numerical and experimental studies of different rectangular and square steel hollow sections manufacturing methods and production routes on residual stresses are comprehensively reviewed. Furthermore, studies on the effects of roll-forming parameters on product quality and residual stresses are integrated. Moreover, future research activities aiming to manufacture residual stresses-free rectangular and square hollow sections are recommended.
The paper presents a computer simulation of the influence of the corner construction of a forming tap on the tool material strain. The obtained visual representation is presented of the course of thread groove formation and the distribution of stresses and deformations in the workpiece and tool. The obtained operational stress distributions allow the observation of places with maximum loads and thus exposed to accelerated wear. This helps to select the most advantageous outline for the tool adapted to the specific application in the technological process without the need for long-term operational tests.
PL
W opracowaniu przedstawiono symulację komputerową wpływu konstrukcji naroża gwintownika wygniatającego na wytężenie materiału narzędzia. Otrzymano wizualne przedstawienie przebiegu powstawania bruzdy gwintu i rozkład naprężeń i odkształceń w materiale obrabianym i narzędziu. Otrzymane rozkłady naprężeń eksploatacyjnych pozwalają na obserwację miejsc maksymalnie obciążonych a tym samym narażonych na przyspieszone zużycie. Pomaga to wybrać zarys najkorzystniejszy dla narzędzia przystosowany do konkretnego zastosowania w procesie technologicznym bez konieczności długotrwałych badań eksploatacyjnych.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Aby sprostać rosnącym wymaganiom dotyczącym przemysłu samochodowego, wprowadzanym przez dyrektywy i wytyczne Unii Europejskiej w zakresie zwiększania bezpieczeństwa i obniżania limitów emisji dwutlenku węgla, firmy z branży motoryzacyjnej wdrażają nowe materiały i technologie produkcji. Prym wiodą dwa trendy w wytwarzaniu elementów karoserii: tłoczenie na zimno stali o wytrzymałości na rozciąganie Rm do 1600 MPa oraz tłoczenie na gorąco stali o wytrzymałości Rm do 1800÷2000 MPa. Najwięksi europejscy producenci części samochodowych stanęli przez wyzwaniem związanym z projektowaniem i wytwarzaniem narzędzi do tłoczenia na gorąco. Jest to jedna z najnowocześniejszych technologii tłoczenia wdrażana od kilku lat w innowacyjnych zakładach w Europie i USA. Projektowanie, badania i testy tego typu narzędzi są realizowane przez firmy o zaawansowanych możliwościach produkcyjnych. Zastosowanie tego typu technologii zwiększa poziom innowacyjności produktów ze względu na know-how, jakim dysponują firmy dla tak skomplikowanych narzędzi, pomimo że koszty narzędzi znacznie przekraczają koszty standardowych tłoczników. Konkurencja na rynku europejskim w produkcji części w procesie hot forming nie jest jeszcze duża.
EN
In order to meet the increasing requirements introduced by European Union directives and guidelines for the automotive industry, in the area of increasing safety while constantly reducing carbon dioxide emission limits, companies in the automotive industry implement new materials and new technologies for production. Currently, two trends are propagated in the way of manufacturing car body elements: the cold forming process of steel with a tensile strength Rm up to 1600 MPa and the hot forming process of steel with a strength Rm of up to 1800÷2000 MPa. The largest European manufacturers of car parts must meet the design and manufacture of hot forming tools. It is one of the most modern pressing technologies implemented for several years in innovative plants located both in Europe and the USA. Designing and testing of this type of tools are carried out by companies with advanced technological production capabilities. The use of this type of technology increases the level of product innovation, due to the know-how of companies for such complex tools, despite the fact that the costs of tools significantly exceed the costs of standard dies. The competition on the European market in the production of parts in hot forming process is not so large at the moment.
W artykule przedstawiono wybrane aspekty analizy procesu kształtowania na zimno specjalnych wkrętów montażowych z austenitycznej stali kwasoodpornej. Wykorzystano zależność pomiędzy twardością i intensywnością odkształcenia. Charakter umocnienia materiału w kolejnych operacjach kształtowania analizowano doświadczalnie, poprzez określenie rozkładów twardości na przekrojach osiowych wkrętów. Wyznaczono zależność funkcyjną twardości od intensywności odkształcenia (krzywą twardości), co umożliwiło uzyskanie rozkładów odkształcenia w różnych obszarach kształtowanego wyrobu. Przeprowadzono również symulację metodą elementów skończonych (MES) poszczególnych operacji formowania wkręta, uzyskując rozkłady odkształcenia, naprężenia i temperatury. Sformułowano wnioski odnośnie niejednorodności odkształcenia oraz intensywności umocnienia materiału, w kontekście możliwości uruchomienia przemysłowej produkcji analizowanego typu wkrętów.
EN
The paper presents selected aspects of the analysis of cold forming of special assembly screws made of austenitic acid resistant steel, concerning the relation between hardness and effective strain. Strain hardening character of a material in consecutive forming operations was analysed experimentally by the measurements of hardness distribution made on longitudinal axial sections of screws. The relationship between hardness and effective strain (hardness curve) was determined, which made it possible to obtain strain distributions in different regions of a material subjected to cold deformation. Finite element method (FEM) simulation of each forming operation was performed, resulting in obtaining the distributions of strain, stress and temperature. Conclusions were formulated concerning strain inhomogeneity and strain-hardening intensity with respect to the possibility of starting industrial scale production of the analysed type of screws.
The paper presents the results of a numerical analysis (by FEM) of a new forging process for producing a hollow ball with an outside diameter of 30 mm and a wall thickness of 4.4 mm. It was assumed that the ball forging would be cold formed from hollow billet (tube) made of 19MnCr5 steel. The effect of billet dimensions (diameter, height and wall thickness) on the forming process was investigated, which led to identification of basic shape defects and determination of the billet dimensions required for producing balls of the desired geometry. The ball forming conditions, including force parameters of the process, are thoroughly investigated.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Purpose: of this paper is to predict the effect of cold deformation to transformation temperatures of Ni–Ti SMA and clarify the relation between cold forming ratio and the parameters of thermo mechanical process. Design/methodology/approach: 25% and 50% cold formed Ni–Ti wire specimens are investigated for defining the relation between the ratio and the parameters of thermo mechanical processes of without annealing and with annealing at 450°C for 30 minutes and 600°C for 30 minutes. Moreover, Differential Scanning Calorimeter (DSC) measurements are applied to the specimens for obtaining the transformation temperatures. Findings: According to DSC measurements, start and finish temperatures of transformation of austenite, martensite and rhombohedral phases are calculated. Hence, their changes are related to deformation and annealing, so it can be implied that cold deformation process leads to increases in the temperature ranges, slow occurrences of transformation and also the shape memory property lowers. Research limitations/implications: It is observed that some specimens exhibit rhombohedral phase transformation and this affects the martensite phase transformation temperatures and results. Thus, annealing time can be increased to determine both positive and negative effect to transformation properties for further research. Moreover, the grainsize and form may also be effective, so this case should be studied. Practical implications: can be stated as suitable transformation temperatures must be paid attention to desired service temperatures of products those are made of Ni–Ti SMAs, otherwise they may exhibit unexpected shape change due to the affected transformation temperature. Originality/value: is that Ni–Ti SMAs may be exposed to cold deformation when they are manufactured for being given any product shape, so with this research it can be determined that if their transformation temperatures change or not. Besides, it can be implied that they change and so this study presents the changes, the intervals of start and finish temperatures relevant to the cold forming ratio.
The paper presents the results of research undertaken to investigate cold forming process for 40HM constructional steel suitable for heat treatment. In the first part of the paper, mechanical properties of this steel and its industrial applications are described. The second part of the paper presents the results of the analysis of flow curves for two kinds of steel specimens: those that were subjected to annealing and those that did not undergo any heat treatment. It was found that the application of heat treatment had a significant effect on improving the forming conditions for this steel at room temperature. The experimental flow curves obtained in a compression test were described by constitutive equations illustrating the dependence between flow stresses and strain value. In order to determine the equation coefficients, the Generalized Reduced Gradient method implemented in Microsoft Excel was used. Based on the obtained equations, a material model will be developed to perform numerical simulations of cold forming for 40HM steel, using FEM-based software that aids the design of metal forming technologies.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
This paper describes briefly the stability analyses of doubly corrugated thin-walled steel panels which are used as a solution for arch buildings and roofing structures. As an example of such system the ABM MIC 120 prefabrication technology is chosen where factory on wheels makes cold-formed arch steel buildings or roofs in a very short time period as self-supporting panels. The main problem of such structures lies in the lack of proper theoretical model of the element due to its complex geometry. In order to understand the panel behavior, linear and non-linear stability analyses have been carried out with the use of ABAQUS software. The achieved results are compared with preliminary compression tests performed on steel samples. The main aim of this paper is to show how the complex geometry of such panel influences the magnitude of axial compression critical force.
PL
Artykuł zwięźle przedstawia analizę stateczności podwójnie giętych elementów cienkościennych, które są używane jako rozwiązanie dla budynków i przekryć dachowych. Przykładem takiego rozwiązania jest technologia prefabrykacji elementów cienkościennych zwana ABM MIC 120, gdzie mobilna fabryka produkuje w bardzo krótkim czasie zimno gięte samonośne panele do konstrukcji budynków stalowych o kształcie łuku lub łukowych przekryć dachowych. Główny problem tej technologii leży w braku odpowiedniego modelu teoretycznego tych paneli ze względu na ich złożoną geometrię. Aby zrozumieć zachowanie się paneli pod działaniem obciążeniem, liniowe i nieliniowe analizy stateczności zostały przeprowadzone w programie ABAQUS. Uzyskane wyniki porównano z wynikami otrzymanymi ze wstępnych badań laboratoryjnych przeprowadzonych na ściskanych próbkach paneli. Głównym celem tego artykułu jest pokazanie w jakim stopniu złożona geometria panelu wpływa na wielkość siły krytycznej.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In this research paper a brief description of the ABM (Automatic Building Machine) technology is given which can be used as a solution for buildings and roofing structures. It is a machine on wheels that makes cold formed arch steel panels in a very short time period. This technology is commonly used by the US army to build temporary buildings and nowadays these panels are becoming more popular in the civilian life. There are two main problems connected with this technology. First is lack of proper theoretical model of the panel, and the second is that all calculations are made according to American design codes, which not always are compatible with European standards. In order to bend ABM panel as an arch, its surfaces were folded. This leads to the cross section losses in axial and bending stiffness but also gives some positive aspects. The walls of the cross-sections are less vulnerable to local buckling. In this paper the following is investigated: how each folding and corrugation improves or worsen the critical load factor in a linear local buckling analysis with the use of Robot [2]. These numerical analyses are made to better understand the corrugation influence on ABM panel.
PL
Artykuł zwięźle przedstawia technologię ABM (z j. ang. Automatic Building Machine) składającą z się z podwójnie giętych elementów cienkościennych, które są używane jako rozwiązanie dla budynków i przekryć dachowych. Jest to mobilna fabryka, która produkuje w bardzo krótkim czasie zimno gięte panele łukowe. Technologia ta jest z powodzeniem wykorzystywana przez armię USA do budowy tymczasowych budynków, a w dzisiejszych czasach zaczyna być również popularna w budownictwie cywilnym. Z technologia tą związane są dwa podstawowe problemy. Pierwszy, to brak modelu teoretycznego opisującego zachowanie elementu ABM, a drugi to obliczenia są przeprowadzane zgodnie z wytycznymi amerykańskimi, które nie zawsze są kompatybilne z normami obowiązującymi w Europie. Podczas formowania elementu ABM w łuk, powstają na jego powierzchni poprzeczne fałdowania. Fałdowania te prowadzą do strat w podłużnej i giętej sztywności, ale mogą mieć pozytywny wpływ na stateczność lokalną profilu. Artykuł ten przedstawia następujący problem: jak proces głównego gięcia oraz fałdowanie poprzeczne polepsza lub pogarsza wartość współczynnika wyboczeniowego podczas liniowej analizy wyboczeniowej w programie Robot [2]? Te numeryczne analizy są przeprowadzone, aby lepiej zrozumieć wpływ fałdowania na panel ABM.
W niniejszej pracy przedstawiono dwa własne stanowiska badań eksperymentalnych belek cienkościennych kształtowanych na zimno poddanych czystemu zginaniu. Wskazano niedoskonałości pierwszego ze stanowisk mające wpływ na wielkość otrzymanych obciążeń krytycznych. Następnie pokazano drugie ze stanowisk stanowiące udoskonalenie pierwszego i eliminujące jego wady. Wyniki eksperymentalne porównano z wynikami numerycznymi otrzymanymi przy użyciu metody elementów skończonych, symulując zarówno belkę w wyidealizowanym stanie czystego zginania jak i rzeczywisty eksperyment.
EN
This work presents two test stands for bending cold-formed thin-walled beams. The drawbacks of the first test stand, which had influence on the determined critical loads, were shown. Next the second, improved test stand was prepared. Experimental results were compared with numerical ones obtained using finite element analysis. Pure bending and actual experiments were simulated.
Forged products made of copper-chromium alloys are considered in the paper. Analysis of possibilities of manufacturing of these products is the main objective of the work. Two technological variants are considered. The first is com-posed of casting, hot extrusion, cooling, heating to the temperature between 800-900°C, hot forging, cooling, saturation annealing and ageing. It is proved in earlier publications that this technology allows to obtain required properties of products, but it is expensive. Therefore, in the present paper the proposition of substituting the final heat treatment by additional cold forging is considered. Simulations of the manufacturing process for four different products were performed using finite element software FORGE 3. Results of numerical simulations, including the distribution of hardness in the volume of the forgings, are presented in the paper. Implementation of additional cold forging allowed to obtain the required hardness, comparable to that obtained after heat treatment, for some of the forgings.
PL
Celem pracy była analiza możliwości kucia produkcji odkuwek o różnych kształtach z miedzi chromowej z zastosowa-niem nowej technologii kucia. Rozważono dwa warianty technologiczne. Pierwszy składa się z odlewania, chłodzenia, nagrzewania do temperatury z przedziału 800-900°C, kucia na gorąco, chłodzenia, przesycania i starzenia. We wcześniejszych pracach wykazano, że ten wariant pozwala uzyskać wymagane własności wyrobu, ale jest kosztowny. W niniejszej pracy zaproponowano alternatywny proces polegający na zastąpieniu obróbki cieplnej dodatkowym dokuwaniem na zimno. Obliczenia numeryczne dla czterech odkuwek zostały przeprowadzone programem Forge3 opartym na metodzie elementów skończonych. W artykule przedstawiono wyniki symulacji obejmujące także rozkłady twardości w objętości odkuwek. Wprowadzenie dodatkowego odkształcenia na zimno pozwoliło dla niektórych odkuwek uzyskać wymaganą twardość porównywalną z otrzymaną po kuciu na gorąco z dodatkową obróbką cieplną.
The continual advance of modern Engineering has significantly increased the demands placed upon water extendable metalworking fluids. Higher operating speeds, harder, more diverse work piece materials, finer finished gauges, higher specification surface finish and ever improving tool technology testament to this. Some aspects however are unchanging, unit cost is always a major consideration for the formulator alongside the primary "fit for purpose" lubrication, bio-resistance and operator acceptability. But in modern times the introduction of products formulated upon renewable resources has emerged, as well as consideration toward disposal and mineral oil content for taxation. As a result of these issues advanced modern lubricants are capable of working harder for longer without the high frequency of in-use issues associated with earlier technologies. However, there is one major area for consideration, ostensibly outside of the formulator's sphere of influence, which has a direct impact on lubrication contribution, fluid maintenance. Efficient coolant care alongside product formulation forms the backbone for consistent lubrication. Often significant advances in product design are compromised very quickly by inadequate fluid maintenance; severely handicapping the hard won advances in fluid performance that should have been gained. There is also the hidden cost of reduced efficacy from inadequate system maintenance to be considered, with premature bath disposal and re-fill being the extreme. However, corrosion, downtime, tool life and substandard production all require consideration. An unclear picture of coolant system dynamics is possibly a route cause. More often however it is the lack of understanding of the requirements for effective coolant control that are to blame. Coolant samples are regularly analysed by most lubricant suppliers with associated recommendations made to correct various perceived problems but prevention is far better than cure. As a consequence modern lubricant suppliers are beginning to promote the benefits of improved system maintenance and the positive gain that is obtainable both for process performance and bottom line cost. This short paper examines the generic technology of water mix metalworking fluids and investigates how poor system maintenance can influence the in-use behaviour of speciality fluids.
PL
Nieustanny postęp nowoczesnej techniki zwiększył w sposób znaczący zapotrzebowanie na rozcieńczalne wodą płyny stosowane przy przetwórstwie metali. Wiąże się to ze zwiększeniem prędkości obróbki, większym zróżnicowaniem i większą twardością materiałów, lepszymi przyrządami pomiarowymi, wyższymi wymaganiami co do wykończenia powierzchni oraz stałym udoskonalaniem technologii narzędzi. Pewne aspekty pozostają jednak niezmienne, takie jak koszt jednostkowy, będący zawsze ważną sprawą dla producenta, poza tak podstawową kwestią jak przydatność danego środka do określonego zastosowania, a także bioodporność i akceptacja użytkownika. Jednakże w dzisiejszych czasach obserwuje się wprowadzanie produktów opartych na zasobach odnawialnych, jak też zwracanie uwagi na kwestię utylizacji i zawartości oleju mineralnego ze względów podatkowych. Z tego względu współczesne, zaawansowane środki smarne są w stanie pracować dłużej w trudniejszych warunkach bez częstych problemów z ich stosowaniem występujących przy wcześniejszych technologiach. Istnieje jednakże ważna kwestia, na którą wytwórca pozornie nie ma wpływu, a na którą należy zwrócić uwagę, jako że ma ona bezpośredni wpływ na efektywność smarowania - konserwacja płynu smarowniczego. Efektywna konserwacja płynu chłodząco-smarującego stanowi obok formuły produktu podstawę prawidłowego smarowania. Znaczące postępy przy opracowywaniu nowych produktów mogą być często szybko zniweczone przez nieodpowiednią konserwację płynu, poważnie utrudniając skorzystanie z ich potencjalnie większych możliwości. Trzeba też brać pod uwagę ukryty koszt zmniejszonej skuteczności płynu spowodowaną nieodpowiednią konserwacją, wynikający w skrajnych przypadkach z przedwczesnego jego usuwania i ponownego napełniania zbiornika. Uwzględnienia wymagają też takie czynniki, jak korozja, czas przestoju, trwałość narzędzi i produkcja o mniejszych wymaganiach jakościowych. Niejasny obraz dynamiki systemu chłodząco-smarującego może wynikać z przyjętego sposobu postępowania. Częściej jednak winien jest brak zrozumienia wymogów efektywnej kontroli stosowania. Próbki płynu chłodząco-smarującego są stale analizowane przez większość jego dostawców z odnośnymi zaleceniami, mającymi na celu korektę różnych zauważonych problemów, jednakże profilaktyka jest znacznie lepsza niż leczenie. W konsekwencji obecni dostawcy zaczynają podkreślać korzyści, które daje usprawnienie konserwacji, wynikające stąd zyski dla przebiegu procesu i możliwość obniżki kosztów. W niniejszym krótkim artykule przedstawiono ogólną technologię rozcieńczanych wodą płynów do obróbki metali i wyniki badań wpływu niedostatecznej konserwacji na ich właściwości robocze.
Stwierdzono, że współczynniki tarcia suchego wyznaczane metodą spęczania pierścieni mają wartości zawyżone. Opracowano metodę rejestracji siły stycznej w funkcji drogi tarcia (dla stałej siły normalnej). Na podstawie przebiegu rejestrowanych sił stycznych wyznaczono wartości współczynnika tarcia suchego i określono skłonność do zacierania stali WCL o powierzchni modyfikowanej różnymi metodami. Wielkości określono w stosunku do stali o niskiej zawartości węgla.
EN
It has been proved that dry friction coefficient estimated by the ring upsetting method will produce too high values. Consequently, registration method of tangential force change being the function of friction path (when N=const) has been elaborated. Dry friction coefficient and galling susceptibility values have been obtained according to a.m. function course. Tribologic properties of WCL steel specimen subject to various surface processing have been determined in relation to low carbon steel specimen.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.