Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Numerical analysis of strains and stresses in the hot cogging process

Kukuryk M.

Journal of Applied Mathematics and Computational Mechanics

|

2018

|

Vol. 17, nr 3

45--52

EN

In this paper, the analysis of the three-dimensional strain state for the hot cogging process of a steel tool with the application of the finite element method is presented. The results of work connected with the simulation of metal flow scheme, and fields of stress, strain and temperature in the material deformation process in the hot forging conditions are presented. The distribution of the effective strain, the effective stress, mean stresses and temperature on the surface of forging cross sections are determined. The numerical analysis was performed with the application of the programme DEFORM-3D. The theoretical results are subjected to experimental verification.

2

Review of selected methods of increasing the life of forging tools in hot die forging processes

Hawryluk M.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2016

|

Vol. 16, no. 4

845--866

EN

The work concerns the possibilities of applying various methods with the purpose to increase the life of forging tools, which, based on the experience and research of the author, realized in cooperation with the forging industry, exhibit the highest effectiveness in improving the life of forging tools. Durability of forging device is determined by the presence of destructive mechanisms under the extreme work conditions of forging tools - a high cyclic mechanical loads (up to 1000 MPa) and thermal (from 800 °C to 800 °C on the surface). The tool life is also an element which affects the quality of the forgings, as too high and intensive wear/damage of the dies and stamps causes a change in the geometry of the manufactured product, and any surface faults (cracks, defects) are represented on the forged product. The presented investigation results refer to: selection of the tool material for a particular process, its adequate thermal and thermo-chemical treatment, use of surface engineering techniques: hybrid with the use of coatings applied physically from the gaseous phase, use preventive pad welding, as well as optimization of the die shape and construction of the instrumentation set. The work also presents the use of control and measurement systems, allowing for full monitoring of the forging process, and the application of innovative solutions (use of acoustic emission signal) allowing for an effective improvement of the life of the forging tools and instrumentation. At present, by way of applying a range of methods, which the most popular shows in this article, as well as many other computer-aided tools, it is possible to solve many problems related to a short tool life.

3

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.

4

Lekkie konstrukcje w ich doskonałości

Seitz C.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2010

|

R. 55, nr 7

483-486

PL

Samochody, łodzie i samoloty stają się coraz lżejsze: lekkie konstrukcje pozwalają zaoszczędzić paliwo, zmniejszyć emisję CO2 i koszty produkcji w wielu sektorach przemysłowych. Jednym z głównych międzynarodowych dostawców na niniejszym, szybko zmieniającym się rynku jest LEIBER Group GmbH & Co. KG. Specjalizująca się w kuciu aluminium oraz ich dalszej obróbce średniej wielkości firma posiadająca swoje zakłady w Niemczech i Polsce, dostarcza lekkie konstrukcje o doskonałej jakości. Najnowsze osiągnięcie firmy na drodze dalszego rozwoju stanowią AluHigh/R i AluXtrem/R, dwa nowe stopy aluminium oferujące bezkonkurencyjne korzyści w przypadku konstrukcji lekkich. Odkuwki aluminiowe dostarczane przez LEIBER oferują długą listę korzyści. Oprócz tego, że są bardzo lekkie, zapewniają dużą wytrzymałość, oferują różnego rodzaju możliwości obróbki powierzchni, które są łatwe do przeprowadzenia i są w stu procentach odporne na korozję. Aluminium stanowi również doskonały materiał do dekoracyjnego i technicznego procesu anodowania, nie posiada porów i umożliwia produkcję stopów odpornych na wodę morską. Na podstawie przykładowych odkuwek z produkcji seryjnej zostaną omówione ich zalety.

EN

Cars, boats and airplanes are getting lighter and lighter: lightweight structures help save fuel, lower CO2 emissions and make manufacturing cheaper in a wide variety of industrial sectors. One of the foremost international suppliers in this fastevolving market is LEIBER Group GmbH & Co. KG. Specialised in aluminium forging and machining technologies, the successful medium-sized group with production operations in Germany and Poland delivers lightweight construction in perfection. The latest offspring of the company's constant development are AluHigh/R i AluXtrem/R, two new Aluminium alloys which offer unrivalled benefits in lightweight design. The aluminium forgings supplied by LEIBER offer a long list of benefits. In addition to being very lightweight, they are high-strength, offer manifold surface treatment possibilities, can be machined easily and are perfectly corrosion-resistant. Aluminium is also ideal for decorative and technical anodizing processes, forms absolutely no pores and enables seawater-resistant alloys. LEIBER Group has two manufacturing facilities in Germany and Poland and employs 500 people, including 340 at the Group's main site in Emmingen, Germany, and turns over 60 million EUR. Every year, LEIBER processes over 7,000 t of aluminium, using 19 modern forging presses and 72 CNC machines. All forged aluminium components are developed in close cooperation with the customer. New components are designed using Unigraphics NX6 or CATIA V5. FE analysis and material flow simulation are done before starting with tool manufacturing. This reduces cost-intensive try-out time in the beginning of production. An efficiently working closed-loop system between design department, forging shop and machining department is a further advantage of LEIBER Group. Inhouse or external solutions for surface treatments are offered like: shot peening, anodizing, polishing, cataphoretic painting (KTL) or powder coating. Using various examples of forgings from the series its benefits are discussed.

5

Modelowanie tarcia w próbie spęczania pierścieni ze stopu Ti6Al4V

Lacki P.

Tribologia

|

2008

|

nr 3

347-355

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań doświadczalnych z próby spęczania na zimno pierścieni wykonanych ze stopu Ti6Al4V. Uwzględniono wpływ mikrogeometrii powierzchni na charakter współpracy pary trącej. Wyniki badań eksperymentalnych porównano z wynikami symulacji numerycznej. Do obliczeń numerycznych wykorzystano program ADINA System, bazujący na metodzie elementów skończonych. W modelu numerycznym założono sprężyste właściwości materiału matryc oraz sprężysto-plastyczne właściwości odkształcanego materiału. Ze względu na symetrię osiową procesu przyjęto dwuwymiarowy model osiowo-symetryczny. W pracy przedstawiono wyniki obliczeń numerycznych pokazujące zmianę płynięcia materiału na skutek różnych warunków tarcia.

EN

Friction has a large influence on the course of the metal forming process. Many authors point to the complexity of the frictional processes occurring between the deformed material (especially titanium alloys) and the tools (steel). It results from the physical and chemical properties of titanium alloys and the particular conditions occurring in the metal forming processes. Complexity of the phenomena occurring in the contact zone causes that frictional hypotheses do not meet reflection in tests. It can be stated that the agreement between frictional hypotheses and real conditions worsens with increasingly difficult frictional conditions. The present-day knowledge does not allow for defining one universal hypothesis describing frictional conditions in relation to the metal working processes. The research mainly concentrates on the determination of the influence of the individual parameters on the frictional state of the specific frictional pair. Some tests show that the microgeometry of the contact surface affects the kind and character of the contact phenomena significantly. Numerical simulation is the only method allowing for the determination of the plastic strains in the deformed material. It is very difficult, or even impossible, to obtain such information by other methods. In most cases of the numerical simulations, the surface roughness is neglected because of a large number of the finished elements needed for modelling the process. Generally, such a simplification is justified and does not affect the calculation results significantly. In the paper, an influence of the contact microgeometry (surface roughness) on the deformation process was analysed. The numerical simulation of the upset forging of the titanium rings was carried out with the ADINA System v. 8.3, based on the finite element method. In the numerical model, the elastic properties of the die material and the elastic-plastic ones of the deformed material were assumed. According to the axial symmetry of the process, a 2-D model with axial symmetry was applied. The numerical model geometry of the upper and lower surface of the ring was varied in order to show a difference between a smooth and rough surface. The surface topography of the sample and dies was imaged. Imaging was produced of the surface roughness aimed at analysing the influence of the contact microgeometry on the course of the deformation process in the top layer of the deformed ring. The calculation results showing some changes in material flow resulting from different frictional conditions were compared with the test results. The "ring test" for Ti6Al4V alloy rings was carried out. Additionally, metallographic specimens of the deformed rings were obtained and analysed. It is observed that, with worsening frictional conditions, the rate of plastic deformation in the top layer increases. The local values of the plastic strains occurring at the unevenness tops can exceed limit values, and material decohesion appears. It is especially dangerous in the case of titanium deformation because the fractures, which are invisible at the beginning, develop suddenly after the end of the forging process.

6

Fizyczne i numeryczne modelowanie procesu kucia dwufazowych stopów tytanu w warunkach izotermicznych

Sińczak J., Bednarek S.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2007

|

z. 216

59--66

PL

Analizowano proces kucia odkuwki charakteryzującej się dużym stosunkiem powierzchni do objętości, wykonywaną w warunkach izotermicznych z dwufazowych trudno odkształcalnych stopów tytanu. Obliczenia wykonano przy założonej temperaturze wsadu i narzędzi oraz określonym tarciu dla różnych prędkości przemieszczania narzędzi. Dokonano ustalenia najkorzystniejszej prędkości odkształcenia w celu zwiększenia równomierności odkształcenia i naprężeń średnich w objętości odkuwki. Otrzymane wyniki stanowią podstawę do określenia parametrów procesu kształtowania w warunkach przemysłowych wyrobów ze stopów tytanu czułych na prędkość odkształcenia.

EN

Isothermal forging process of parts with high surface/volume ratio made of hard-to-deformation two-phase titanium alloy was an alysed. Numerical modelling involved constant workpiece and tools temperature and friction conditions with variable tool velocity assumed. Most favourable straining rate in order to obtain uniform strain and mean stress distribution was determined. The results of analysis are the base for definition forging process in industrial for products in titanium alloys witch are sensitive to strain rate.

7

Influence of strain hardening on forces and contact pressure distributions in forging processes

Camacho A. M., Marín M., Sevilla L., Domingo R.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2006

|

Vol. 15, nr 1-2

166--173

EN

Purpose: The main aim of this paper is to analyze forging processes by means of the Finite Element Method (FEM) and the comparison of results with analytical methods that have been traditionally used: the Slab Method (SM) and the Homogeneous Deformation Method (HDM). Design/methodology/approach: Both analytical methods are easier to apply than FEM but they provide less accurate results than the numerical technique. Phenomena such as the strain hardening can be easily incorporated into the Finite Element model so the influence of this factor on variables such as contact pressure distributions and platen forces can be studied. Findings: Forces analysis shows that they are higher when strain hardening is considered. The curves of the FEM and of the SM are practically identical for the rigid perfectly plastic material. However, differences between FEM and SM are obtained for the strain hardened material. The analysis of contact pressures demonstrates that maximum pressures are always found at the center of the workpiece by SM. Otherwise, maximum pressures by FEM are located near the free surface for the lowest reductions. Research limitations/implications: This work is a preliminary study of the influence of strain hardening on these variables. The Finite Element model that has been developed can be improved by incorporating factors such as thermal effects or models of material more complex. Practical implications: The influence of many variables on forging process efficiency can be analysed by numerical techniques in a simple manner by means of few changes in the model. Originality/value: Although several studies about analysis of forging processes by FEM can be found in the literature it is difficult to find a comparison between analytical and numerical results.

8

Zastosowanie ewolucyjnej optymalizacji kształtu w procesie kucia

Burczyński T., Kuś W.

Informatyka w Technologii Materiałów

|

2005

|

T. 5, Nr 4

163-169

PL

Przedstawiona metoda oparta na ewolucyjnych obliczeniach z wykorzystaniem MES pozwala na optymalny dobór kształtu materiału wsadowego lub kształtu kowadła w procesie kucia. Zastosowanie algorytmów ewolucyjnych zwiększa prawdopodobieństwo znalezienia rozwiązania w pobliżu optimum globalnego bez konieczności obliczania gradientu funkcji celu. Okupione jest to jednak znacznym czasem obliczeń. Obliczenia ewolucyjne można znacznie przyspieszyć stosując rozproszone algorytmy ewolucyjne oraz klastry obliczeniowe lub komputery wieloproce-sorowe, w wyniku użycia 3 procesorów osiągnięto przyspieszenie rzędu 2.6 razy.

EN

This paper is devoted to an application of evolutionary algorithms into optimal shape design of a preform. The presented method allows finding an initial shape of the preform that leads to a final production with the desired geometry. The two stage forging problem are also considered. The optimal shape of the anvils in the first stage is searched. The objective function depends on the plastic strains in the material in the second stage of forging.