Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Numerical analysis and experimental trial of axial feed skew rolling for forming bars

Zhang Huibo, Wang Baoyu, Lin Longfei, Feng Pengni, Zhou Jing, Shen Jinxia

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2022

|

Vol. 22, no. 1

art. no. e17, 2022

EN

Axial feed skew rolling (AFSR) is a novel flexible forming process suitable for the production of multi-specification and small-batch bars. This work presents a systematic investigation of AFSR process via numerical analysis and experimental method. The finite-element (FE) simulation was conducted to analyze the distributions of strain and stress, temperature evolution, axial feed motion, rolling force and torque. The results show that the stress state of the workpiece central in the deformation zone is compressive in radial direction and tensile in axial and tangential directions. During the whole process, the workpiece temperature remains in hot-rolling temperature range. The bite stage lasts less than 1 s, and the initial thrust required is about 3.17 kN (rolling from Ø 60 mm to Ø 40 mm). The axial sliding coefficient of workpiece is determined to be 0.63 via comprehensive analysis of simulation results and theoretical calculation. Moreover, based on the single-factor design, the effects of process parameters on axial feed velocity, rolling force, and torque were studied by FE simulation. The axial feed velocity, rolling force, and torque increase with increasing feeding angle and sizing length, but decrease with increasing forming angle. The experiments were performed on a newly designed rolling mill, and experimental results show consistency with FE simulation results. No central defects are observed, while there are surface helical grooves and end concave centers on the rolled piece. The diameter deviation of rolled piece is within ± 0.3 mm. The ultimate tensile strength (UTS) is increased by about 58 MPa.

2

Nowy proces walcowania skośnego prętów o przekroju kołowym z główek złomowanych szyn kolejowych

Tomczak Janusz, Bulzak Tomasz, Pater Zbigniew

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2019

|

Vol. 86, nr 3

67--71

PL

W artykule przedstawiono wybrane wyniki modelowania numerycznego procesu kształtowania prętów o przekroju kołowym z główek złomowanych szyn kolejowych. Do realizacji technologii zaproponowano dwuetapowy proces walcowania. W pierwszym etapie główki szyn zgniatane są w walcarce wzdłużnej w wykroju sześciokątnym, co pozwala na uzyskanie w miarę regularnego kształtu przekroju poprzecznego wstępniaka. W drugim etapie wstępniak zostaje poddany procesowi walcowania skośnego w trójwalcowej walcarce skośnej. Obliczenia procesu walcowania przeprowadzono metodą elementów skończonych w programie FORGE NxT. W trakcie symulacji określono kinematykę płynięcia materiału, wyznaczono rozkłady temperatury, intensywności odkształceń, kryterium zniszczenia wg Cockrofta-Lathama, a także przebieg parametrów siłowych podczas walcowania. Uzyskane wyniki obliczeń wskazują na możliwość wytwarzania zaproponowaną technologią prętów o wysokiej jakości z główek odciętych od wyeksploatowanych szyn kolejowych. Zaletą proponowanej technologii jest możliwość walcowania prętów o przekroju kołowym w szerokim zakresie średnic jedynie w dwóch przepustach.

EN

The paper presents selected results of the numerical modelling of a new rolling process for producing circular-section rods from heads of scrap railway rails. The proposed technique involves two-stage rolling. In the first stage, the rail heads are roll formed in a longitudinal rolling mill with a hexagonal impression, which ensures obtaining a relatively regular shape of the cross section of the billet. In the second stage, the billet is subjected to skew rolling in a three-roll skew rolling mill. The numerical modelling of the rolling process was performed by the finite element method using FORGE NxT. The following were determined in the simulation: the kinematics of metal flow, the distributions of temperatures and effective strains, the Cockcroft-Latham ductile damage criterion, as well as variations in the force parameters during rolling. Obtained results demonstrate that the proposed technique can be used to form high-quality rods from heads of scrap railway rails. An advantage of the proposed rolling method is that it enables the production of circular-section rods with a wide range of diameters by means of only two roll passes.

3

Model numeryczny procesu walcowania blach i prętów dla warunków linii LPS i warunków przemysłowych

Grosman F., Hadasik E., Cyganek Z., Tkocz M.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2012

|

T. 64, nr 1

24-29

PL

Tematyka modelowania komputerowego procesu walcowania blach i prętów jest w chwili obecnej szeroko poruszana w literaturze polskiej i światowej. Jest to związane z ciągłym rozwojem metod numerycznych oraz ich znaczenia w przygotowaniu produkcji wyrobów walcowanych. Prowadzenie symulacji numerycznych na etapie projektowania procesu walcowania pozwala określić m.in. efekty, jakie zostaną uzyskane w materiale po procesie odkształcania, a co za tym idzie, właściwości wyrobu. W zastosowaniach przemysłowych pozwala to na obniżenie kosztów planowania produkcji i szybkie dopasowanie profilu produkcji do potrzeb zmieniającego się rynku. W Instytucie Metalurgii Żelaza w Gliwicach powstała linia walcownicza LPS, która umożliwia m.in. eksperymentalne sprawdzenie poprawności zaprojektowanego procesu walcowania blach i prętów z nowych gatunków materiałów. Aby prawidłowo przewidywać zachowanie się materiału w trakcie walcowania, uzyskane efekty strukturalne oraz parametry siłowe procesu walcowania, badania fizyczne, prowadzone na linii LPS, będą wspomagane obliczeniami numerycznymi. Model numeryczny procesu walcowania blach i prętów został przygotowany w Katedrze Technologii Materiałów Politechniki Śląskiej.

EN

The numerical modeling of plate and bar rolling process is now being widely discussed in domestic and foreign literature. This is due to the continuous development of numerical methods and their importance in preparation of rolled products manufacturing. Conducting numerical simulations at the design stage of rolling process allows to specify the effects to be obtained in the material after deformation process, and hence the properties of the product. It allows to reduce the cost of production planning and quickly adjust the production profile to the needs of a changing market. In the Institute for Ferrous Metallurgy, the line for semi-industrial rolling (LPS) has been constructed. It enables the experimental verification of the designed process of rolling plates and bars of new material grades. To correctly predict the material behavior during rolling, the structural effects and force-energy parameters of the process carried out on the LPS line will be supported by numerical simulations. The numerical model of plate and bar rolling process has been prepared in the Department of Materials Technology, Silesian University of Technology, and is presented in this paper.

4

Modelowanie pola temperatury prętów walcowanych na gorąco

Malinowski Z., Cebo-Rudnicka A., Gołdasz A., Hadała B., Hojny M.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2010

|

T. 62, nr 1

73-77

PL

W projektowaniu procesów walcowania na gorąco prętów i kształtowników istotne znaczenie ma prawidłowe określenie zmian temperatury materiału w całym cyklu produkcyjnym. Zmiany temperatury powinny być wyznaczane od wydania wsadu z pieca do końcowego studzenia materiału na chłodni. Takie obliczenia mogą być wykonane za pomocą pakietów metody elementów skończonych przeznaczonych do analizy przeróbki plastycznej. Czas obliczeń jest jednak długi ze względu na konieczność wykonywania symulacji kolejnych etapów plastycznego odkształcenia. Powstają również problemy z przenoszeniem wyników obliczeń do kolejnych etapów symulacji. W praktyce, nie wykonuje się symulacji zmian temperatury w całej linii walcowania, głównie ze względu na złożone warunki wymiany ciepła w przerwach między kolejnymi przepustami. Opracowano model matematyczny, numeryczny i oprogramowanie specjalistyczne przeznaczone do określania zmian temperatury walcowanego materiału, bez konieczności symulacji metodą elementów skończonych odkształcenia plastycznego. W rezultacie obliczenia temperatury walcowanego materiału od nagrzewania do chłodzenia na chłodni nie przekraczają jednej minuty. Daje to możliwość wielokrotnego powtarzania obliczeń w celu dobrania odpowiednich prędkości walcowania oraz sposobów chłodzenia.

EN

Proper prediction of material temperature changes during the entire production process plays an important role in designing of the rolling process of bars and sections.. Temperature changes should be followed starting from the charge heating following the rolling mills and ending on product cooling at cooling bed. This type of calculations can be performed using the finite element software designed for modeling of rolling processes. In such a case the computation time is high due to simulation of subsequent rolling passes. In addition to long computation time it is difficult to transfer data from one to the other simulation. It results in luck of complete simulations for the hole rolling line. Mathematical model and software designed for computation of the strip temperature has been developed. Strip temperature in the rolling line can be computed without simulation of the material plastic strain at rolling mills. In such case, computation of temperature of the rolled material (from heating to cooling) does not exceed one minute. This facilitates repetition of the computations to select proper rolling rate and manner of cooling.

5

Slab FEM simulation of hot bar rolling

Aksenov S., Fabik R., Kliber J., Kotas M.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2008

|

Vol. 75, nr 8

458-460

EN

It is proposed that three dimensional problem of shape rolling be simplified by solving in approximately by the finite element method. A computer software that has been developed on slab method basis to model the deformation of metal during shape rolling eliminates having to conduct multiply costly and time consuming commercial trials and allows innovations to be introduced more quickly. In the given work, computer modelling was carried out to analyse behaviour of potential defect during hot rod rolling. A development of methods and working procedures aimed to avoid the occurrence of surface defects on rods requires to know the origin of the defects and characteristics of their behaviour in the course of rolling. The full-scale experiments designed to measure such characteristics are expansive and complicated, so mathematic simulation is an optimal way of solving such problems. With respect to extreme times necessary for the calculation, it was not realistic to model all 18 passes by complete 3D simulation. Use of the SPLEN finite element code based on FSEM principles has allowed to execute simulation of all 18 passes for rather short time.

PL

Zaproponowano rozwiązanie trójwymiarowego zagadnienia walcowania kształtowego przez zastosowanie uproszczonego, przybliżonego rozwiązania metodą elementów skończonych (MES). Oprogramowanie komputerowe, które zostało opracowane na podstawie metody slab dla modelu odkształcenia metalu w czasie walcowania kształtowego, umożliwia wyeliminowanie kosztownych, i czasochłonnych prób przemysłowych oraz pozwała na to, że innowacyjne rozwiązania będą wprowadzone zdecydowanie szybciej. W przedstawionej pracy, symułacja numeryczna była prowadzona w cełu analizy zachowania się potencjalnych defektów powstających na powierzchni prętów w czasie walcowania na gorąco. Opracowane metody i procedury pracy, zmierzające do ograniczenia występowania defektów powierzchniowych na prętach, wymagają rozpoznania źródła defektów oraz charakterystyki ich zachowania się w czasie procesu walcowania. Eksperymenty w skali rzeczywistej, zaprojektowane w celu zmierzenia tego typu charakterystyk, są bardzo rozbudowane i skomplikowane, więc numeryczna symulacja stanowi optymalną drogę do rozwiązania tego typu problemów. Przy całkowitej symulacji 3D tego procesu, z wykorzystaniem maksymalnego czasu dla niezbędnych obliczeń, nie uzyskano rzeczywistego odwzorowania wszystkich 18 przepustów. Stąd, opierając sę na założeniach FSEM, zastosowano kod SPLEN elementu skończonego, co pozwoliło na wykonanie symulacji wszystkich 18 przepustów w zdecydowanie krótszym czasie.

6

Numerical modelling of the bimetallic reinforcement bar rolling process

Szota P., Dyja H.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2007

|

Vol. 25, nr 1

55-58

EN

Purpose: New kind of reinforcement bars are bimetallic reinforcement bars which has a higher corrosion resistance and mechanical properties, than the standard bars. The bimetallic bars are more and more often applied to building of concrete construction. This kind of application decides about high requirements imposed upon their performance characteristics and mechanical properties. Design/methodology/approach: Using the numerical modelling to rolling process of the bimetallic reinforcement bars in a finished pass to define rolling parameters. The simulations of the ribbed bar rolling were carried out using the Forge2005(R) commercial program. Findings: It has been performed in order to define the specific features of the mode of metal flow in the roll gap and to determine the effect of the shape and dimensions of the feedstock oval on the height of the ribs and on the thickness of surface layer of the finished bar. Practical implications: Reinforcement bars are chiefly used in the building industry at production of reinforced concrete constructions, and as working elements in bridge building. Originality/value: Production of bimetallic reinforcement bars is very difficult. One from many problems during production bimetallic bars is rolling in the finished passes. In this paper the computer simulation of the rolling bimetallic reinforcement bar is presented.

7

Modelowanie numeryczne walcowania pręta z użebrowaniem śrubowym oraz ocena wpływu pasma przedgotowego na wyrób gotowy

Szota P., Mróz S., Dyja H.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2003

|

z. 201

67--72

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań teoretycznych i doswiadczalnych procesu walcowania pretów do zbrojenia betonu. Złożoność kształtu pretów do zbrojenia betonu komplikuje stosowanie metod numerycznych. Podstawową trudnością w przeprowadzeniu symulacji komputerowej jest konieczność stosowania siatki przestrzennej o małych rozmiarach elementów zbudowanej wewnątrz wsadu, jak również gęstej siatki powierzchniowej na narzędziu. Komputerową symulacje procesu walcowania prętów do zbrojenia betonu przeprowadzono w celu określenia osobliwości sposobu płynięcia metalu w kotlinie walcowniczej oraz wpływu kształtu i wymiarów wsadowego owalu na wypełnienie elementów pręta gotowego. Symulacje procesu walcowania prętów okrągłych z użebrowaniem śrubowym przeprowadzono przy zróżnicowanym kształcie i wymiarach owalu wsadowego za pomocą komercyjnego programu komputerowego FORGE3. Wyniki badań teoretycznych zweryfikowano w badaniach doświadczalnych, które wykonano w jednym z zakładów produkcyjnych.

EN

In this paper the computer simulation of the rolling round reinforcement rod is presented. It has been performed in order to define the specific features of the mode of metal flow in the roll gap and to determine the effect of the shape and dimensions of the stock oval on the filling of the elements of the finished rod. The simulations of the rolling round reinforcement rods were carried out using the FORGE3 commercial program. To compare the simulations and the real rolling process, trial rolling of reinforcement rod was carried out. The stock material was a steel rod of an ioval cross-section. The results of computer studies and real tests show a good compatibile of the shape and dimensions of finished rod.

8

Określenie warunków walcowania prętów z otworem platerowanym na podstawie badań plastometrycznych

Tokarz A.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2002

|

T. 54, z. 2

13-20

PL

W próbach skręcania na gorąco uzyskano zależności naprężenie - odkształcenie materiału podstawowego (stali o zawartości 0,4%C,-1% Mn-1,6%Si-Cr-Mo-Ni) oraz stali na plater X2CrMoTi18-2, H17, 2H17 i 1H18N9T. Określono temperatury i naprężenia walcowania na gorąco prętów z wzdłużnym otworem platerowanym, w których różnice pomiędzy plastycznością, naprężeniami i strukturami materiału podstawowego i stali na plater są najmniejsze.

EN

Hot torsion tests were used to determine stress-strain characteristics of the base material (steel containing 0.4% C, 1% Mn, 1.6% Si+Cr, Mo and Ni) and the internal cladding stainless steel (X2CrMoTi18-2, H17, 2H17 and 1H18N9t). The results made it possible to select temperatures and stresses for hot rolling of internally clad rock drill hollow bars in conditions producing least differences in ductility, stress and structure of the materials.