Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Zastosowanie wyników symulacji numerycznej do analizy i poprawy przemysłowego procesu wytwarzania odkuwki zaworu

Hawryluk Marek, Krawczyk Jakub, Zwierzchowski Maciej, Janik Marta, Jaruzel Jerzy

Obróbka Plastyczna Metali

|

2019

|

T. 30, nr 4

291--306

PL

Artykuł dotyczy wykorzystania wyników modelowania numerycznego do wielowariantowej symulacji procesu wytwarzania odkuwki zaworu ze stali chromowo-niklowej przeznaczonej dla silników samochodów ciężarowych. Odkuwka tego typu wytwarza-na jest w dwóch operacjach: wyciskania współbieżnego długiego trzonka, a następnie kucia wykańczającego głowy zaworu. Głównym problemem w tym procesie jest stosunkowo niska trwałość narzędzi; w pierwszej operacji wyciskania obserwowane jest przedwczesne zużycie matrycy, a w drugiej operacji niska trwałość stempla, co związane jest z intensywnym zużyciem ściernym oraz adhezją materiału odkuwki do narzędzi. Modelowanie numeryczne przeprowadzono przy użyciu pakietu obliczeniowego Forge 2.0, w celu analizy wpływu zmian warunków temperaturowych oraz tarcia. Szczegółowej analizie poddano drugą operację kształtowania – kucie na gorąco głowy zaworu, gdyż w przemysłowym procesie, ze względu na niewystarczającą kontrolę kluczowych parametrów technologicznych, mogą wystąpić niewielkie zmiany warunków tribologicznych, co wpływa na poprawność całego procesu. Przeprowadzona wielowariantowa analiza procesu kucia z wykorzystaniem modelowania numerycznego do-starczyła wielu cennych informacji dotyczących zmian kluczowych parametrów trudnych do uzyskania podczas analizy procesu przemysłowego oraz ich wzajemnego wpływu na siebie, takich jak: rozkłady pól temperatury, nacisków oraz parametrów określających zużycie, a także przebiegów sił kucia. Na tej podstawie możliwe jest wprowadzenie bez większych obaw istotnych zmian w procesie przemysłowym, w celu uzyskania jego stabilności i powtarzalności oraz zwiększeniu trwałości oprzyrządowania kuźniczego.

EN

The article discusses the application of the results of numerical modelling for a multi-variant simulation of the process of producing a chromium-nickel steel valve forging designed for truck engines. A forging of this type is manufactured in two operations: coextrusion of a long shaft, followed by finishing forging of the valve head. The main problem in this process is a relatively low tool durability; in the first extrusion operation, we observe premature wear of the die, whereas in the second operation, a low durability of the punch can be noticed, which is connected with the intense abrasive wear as well as adhesion of the material of the forging to the tools. The numerical modelling was carried out with the use of the Forge 2.0 calculation packet in order to analyze the effect of the temperature conditions and friction. A detailed analysis was performed on the second forming operation – hot forging of a head valve, as, in the industrial process, due to insufficient control of the key technological parameters, slight changes of the tribological conditions might occur, which affect the properness of the whole process. The multi-variant analysis of the forging process with the use of numerical modeling provided a lot of valuable information regarding changes in key parameters difficult to obtain during the analysis of the industrial process and their mutual influence on each other, such as: distribution of tem-perature fields, pressures and parameters determining wear, as well as forging force courses. On this basis, it is possible to introduce without major worry significant changes in the in-dustrial process in order to obtain its stability and repeatability, and increase the durability of forging equipment.

2

Analysis of the influence of lubrication conditions on tool wear used in hot die forging processes

Hawryluk M., Gronostajski Z., Ziemba J., Dworzak Ł., Jabłoński P., Rychlik M.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2018

|

Vol. 20, no. 2

169--176

EN

The study discusses the subject of lubrication in the processes of hot die forging with the consideration of the durability of forging tools and instrumentation. It presents a literature research as well as the authors’ own investigations of the effect of the use of cooling and lubrication agents, the amount of the dosage as well as the direction of its application, and also the factors influencing the tribological conditions. The lubrication devices and systems currently applied in the industry have been analyzed as well. On this basis, making use of their knowledge and experience, the authors have developed and constructed a lubricating device. The elaborated system, implemented into the industrial process, makes it possible to select and ensure the optimal tribological conditions of the process by way of controlling the amount and frequency of the applied lubricant dosage. It can constitute an alternative for the manual method of lubricant application, which is dependent on the human factor, or the fully automated, yet expensive, lubrication systems. The obtained test results point to potential possibilities of a permanent introduction of the constructed device also into other forging processes, through its integration with a manipulator. The proposed solution ensures more stability and higher repeatability of the lubrication conditions as well as increases the efficiency of the production process, thus significantly reducing the unit costs of the production of forgings.

PL

Praca dotyczy problematyki smarowania w procesach kucia matrycowego na gorąco z uwzględnieniem trwałości narzędzi i oprzyrządowania kuźniczego. Przedstawiono badania literaturowe oraz własne autorów dotyczące wpływu zastosowania środków smarno-chłodzących, ilości dawki i kierunku jej podawania oraz innych czynników wpływających na warunki tribologiczne. Przeanalizowano także obecnie stosowane w przemyśle urządzenie i systemy smarowania. Na tej podstawie autorzy w oparciu o wiedzę i doświadczenie opracowali i zbudowali urządzenie smarujące. Opracowany system, zaimplementowany do przemysłowego procesu pozwala na dobór i zapewnienie optymalnych warunków tribologicznych w procesie poprzez sterowanie ilością i częstotliwością podawanej dawki środka smarnego. Może być ono alternatywą dla manualnej metody nanoszenia środka smarnego, zależnej od czynnika ludzkiego lub w pełni zautomatyzowanych, lecz drogich systemów smarowania. Uzyskane wyniki badań wskazują na potencjalne możliwości wprowadzenia na stałe do pracy zbudowanego urządzenia także do innych procesów kucia poprzez integrację z manipulatorem. Zaproponowane rozwiązanie zapewnia większą stabilność i powtarzalność warunków smarowania oraz pozytywnie wpływa na zwiększenie wydajności procesu wytwarzania, a tym samym znacząco obniża jednostkowe koszty produkcji odkuwek.

3

Numerical modelling of the thermal fatigue of steel WCLV used for hot forging dies

Gronostajski Z., Hawryluk M., Krawczyk J., Marciniak M.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2013

|

Vol. 15, no. 2

129-133

EN

The paper presents an analysis of a numerical simulation of the low-cycle thermal fatigue of steel WCLV (X40CrMoV511) used in hot forging. As part of experimental studies a special test rig based on the rotating disc method was built and tests were carried out. Their results showed that the method can be used to reproduce the thermal fatigue conditions prevailing in the industrial forging process. For the given experimental conditions the instant when fatigue cracks appear was determined. A numerical model was built and the obtained finite element analysis results were compared with the laboratory test results in order to determine the amplitude of plastic strains at which a crack appears. As part of further research in the future the Coffin-Manson low-cycle fatigue model will be verified for other conditions and a low-cycle fatigue curve for steel WCLV will be determined.

PL

W pracy przedstawiono analizę symulacji numerycznej niskocyklowego zmęczenia cieplnego stali WCLV stosowanej podczas kucia na gorąco. W ramach badań doświadczalnych zostało zbudowane specjalne stanowisko bazujące na metodzie "wirującego krążka" [13], przeprowadzone zostały próby, które potwierdziły możliwość stosowania tej metody do odwzorowania warunków zmęczenia cieplnego panujących w przemysłowym procesie kucia. Dla danych warunków eksperymentu określono moment pojawienia się pęknięć zmęczeniowych. Następnie zbudowano model numeryczny, po czym porównano uzyskane wyniki z MES i prób laboratoryjnych w celu określenia amplitudy odkształceń plastycznych, przy których pojawia się pęknięcie. Dalsze prace pozwolą w przyszłości na weryfikację niskocyklowego modelu zmęczenia Coffina-Mansona dla innych warunków oraz pozwolą stworzyć krzywą niskocyklowego zmęczenia stali WClV.

4

Zmęczenie cieplne stali WCLV stosowanej na matryce w procesie kucia koła czołowego

Hawryluk M., Marciniak M.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2012

|

Vol. 79, nr 8

587--591

PL

W pracy przedstawiono problem zmęczenia cieplnego narzędzi kuźniczych do pracy na gorąco na przykładzie procesu kucia koła czołowego przekładni za pomocą matryc wykonanych ze stali WCLV. Przeanalizowano mechanizmy niszczące występujące podczas procesu. Dokonano przeglądu literatury i zdecydowano się na wybór metody badawczej „wirującego krążka”. Wykonano serię badań oraz modyfikację stanowiska badawczego w celu uzyskania wyników opisujących charakter zmęczenia cieplnego stali WCLV. Zbudowany został również model numeryczny, dzięki któremu możliwe było określenie wartości odkształceń oraz naprężeń występujących w materiale podczas próby. Otrzymane wyniki potwierdziły zasadność wyboru metody badawczej oraz jej skuteczność. Dalsze badania pozwolą na określenie charakterystyki niskocyklowego zmęczenia cieplnego stali narzędziowej do pracy na gorąco.

EN

The paper presents the problem of thermal fatigue of hot-work tools. Authors have chosen the industrial process of forging gear front wheel using dies made of WCLV steel. Destruction phenomena were analyzed. A review of literature was made and test method „spinning disc” was chosen. A series of studies and modification of the fatigue test stand were made in order to obtain results describing the nature of the thermal fatigue of WCLV steel. A numerical model was developed to determine the strains and stresses occurring in the material during the test. The obtained results confirmed the validity of the selected test method and its effectiveness. Further studies will help to determine the characteristics of the low cycle thermal fatigue of hot-work tool steel.