Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Influence of Experimental Setup Parameters on Ultrasonic Assisted Micro-Upsetting

Presz W.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2020

|

Vol. 65, iss. 1

423--431

EN

The progressive development of miniature systems increases the demand for miniature parts. Reducing the size of manufactured components on one hand is a serious challenge for traditional technologies, but on the other hand, mainly by removing the energy barrier opens the possibility of using other unconventional techniques. A good example is the ultrasonic excitation of the punch during the micro-upsetting process. The anti-barreling phenomenon and dependent on the amplitude of vibrations, intensive deformation of the surface layers in contact with the tools at both ends of the sample was noted. Based on the measured strains and stresses, an increase in temperature in the extreme layers to approx. 200°C was suggested. By adopting a simplified dynamic model of the test stand, the possibility of detaching the surface of the punch from the surface of the sample was demonstrated.

2

Friction Weldability of UFG 316L Stainless Steel

Skowrońska B., Chmielewski T., Pachla W., Kulczyk M., Skiba J., Presz W.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2019

|

Vol. 64, iss. 3

1051--1058

EN

The broad range applications of Ultra-Fine Grained metals is substantially limited by the lack of a welding method that allows them to be joined without losing the strong refinement of structure. From this point of view, the solid state welding processes are privileged. Friction welding tests were carried out on UFG 316L stainless steel. A joining process at high temperature activates the recrystallization, therefore the friction welding parameters were selected according to the criterion of the lowest degree of weakness due to recrystallization in the heat affected zone. In order to characterize the structure of basic material and selected areas of the obtained joint, were performed SEM, TEM and metallographic examinations in terms of hardness and range of softening of the material and tensile test. Despite the short time and relatively low welding temperature, results of the test by scanning electron microscopy and transmission electron microscopy confirmed the loss of the primary ultrafine structure in the Heat Affected Zone of welded joint.

3

Metoda mikrospęczania w podwyższonej temperaturze o nierównomiernym rozkładzie

Presz W.

Przegląd Mechaniczny

|

2018

|

nr 4

35--38

PL

Zaprezentowano metodę określania właściwości plastycznych materiału w warunkach mikroobróbki plastycznej w podwyższonych temperaturach. Polega ona na przeprowadzaniu procesu spęczania walcowej mikropróbki pomiędzy płaskimi narzędziami o różnej temperaturze. W wyniku przepływu ciepła w objętości próbki panuje nierównomierny rozkład temperatury. Powoduje on nierównomierny rozkład odkształceń i uzyskiwany jest kształt zbliżony do stożka ściętego. Na podstawie pomiarów obrysu próbki oraz znanego rozkładu temperatury – uzyskiwanego na podstawie symulacji MES, możliwe jest określenie zależności oporu plastycznego od temperatury w zadanym jej zakresie. Zależność uzyskuje się na podstawie jednego doświadczenia. Metoda ta rekomendowana jest do badań, w których liczba możliwych do analizy próbek jest ograniczona. Umożliwia szybkie określenie temperatur charakterystycznych dla danego materiału. W pracy przedstawiono przykładową analizę wybranego materiału.

EN

A method of determining the plastic properties of the material under the conditions of microforming at elevated temperatures was presented. This involves performing the process of upsetting a cylindrical micro sample between flat tools of different temperatures. As a result of the heat flow in the volume of the sample the non-uniform temperature distribution is observed. It causes uneven distribution of deformations and a shape similar to the truncated cone is obtained. Based on the measurement of the sample side contour and the known temperature distribution, it is possible to determine the dependence of the plastic resistance on the temperature within the given range. Dependence is derived from one experiment. This method is recommended for studies where the number of samples for analysis is limited. The method allows to quickly determine the temperature characteristics of a material. A sample analysis of selected material was presented.

4

Analiza wpływu drgań stempli na proces złożonego mikrowyciskania

Presz W., Cacko R.

Przegląd Mechaniczny

|

2018

|

nr 3

26--31

PL

Historia prób stosowania drgań w celu wspomagania procesów plastycznego kształtowania ma blisko 60 lat. Mimo podkreślanych, głównie pozytywnych, efektów trudno dopatrzyć się spektakularnych zastosowań przemysłowych. Zdaniem autorów, było to w przeważającej części spowodowane trudnościami kinematyczno- energetycznymi związanymi z koniecznością przemieszczania i wprawiania w drgania najczęściej dużych mas. Zastosowanie drgań narzędzi w procesach mikroobróbki plastycznej pozwala wyeliminować wymienione ograniczenia. W pracy zastosowano osiowe, sinusoidalne drgania stempla i przeciwstempla w procesie złożonego mikrowyciskania wypraski aluminiowej. Zaobserwowano, w zależności od fazy procesu i jego konfiguracji, 50–70% spadek siły obciążającej stempel. Zamodelowano MES proces mikrokształtowania oraz proces przygotowania wstępniaka mikrowykrawaniem bez udziału drgań. Okazało się, że obserwowany spadek siły rozpatrywanych procesów wspomaganych drganiami nie może wynikać jedynie z ograniczenia wpływu tarcia, lecz prawdopodobnie jest także skutkiem spadku oporu plastycznego ze względu na wzrost temperatury kształtowanego materiału. Sprawdzenie słuszności tej tezy pozostawiono do dalszych badań. Symulacje prowadzono z wykorzystaniem pakietu MSC MarcMentat.

EN

The history of laboratory try of vibration assisted metal forming processes is about 60 years long. Even though generally reported mainly positive effects of vibration on process course there is still lack of spectacular industrial applications. Authors suggest that it is mainly caused by kinematic and energetic difficulties appearing during vibration of big masses. Limiting of application of vibrations to microforming processes can eliminate problems mentioned above. Longitudinal sinusoidal vibrations of punch and counter-punch are applied to complex micro-extrusion process of aluminum cup. Reduction of process force of 50-70% was observed depend of tools configuration. FEM simulations of micro- blanking and micro-extrusion processes were performed by commercial MSC Marc 2010 v 1.0. Comparison of experimental results and FEM simulations shows that reduction of process force by vibration might not base on decreasing of friction only. There must be an additional phenomena responsible for force reduction. The temperature rice is probably the reason. The prove of this thesis remains for the future work based on thermo-mechanical FEM analysis.

5

Bimetallic Micro-Punches for Micro-Blanking Processes

Presz W., Cacko R.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2018

|

Vol. 63, iss. 1

29--34

EN

Rapid development of micro-machines, which partly needs metallic micro-parts, is nowadays a fact. A very promising way of micro-parts manufacturing is micro-blanking. For a quite complicated 2D shapes, like micro-gears, dies might be rather easy manufactured by wire-cutting. Production of micro-punches seems to be much more difficult. In this article a solution of manufacturing of micro-punches consisting of two components: punch body based on standard micro-punches and mechanically joined end – bimetallic micro-punch – is proposed. Joining process is based on the extrusion, after which a shaped end must be hardened and finally sharpened. Within this work an experimental stack-up equipped with a special measuring system and unique flexible micro-tools was developed. Simplified processes of bimetallic micro-punch manufacturing was completed as well as FEM analysis.

6

Scale effect in design of the pre-stressed micro-dies for microforming

Presz W.

Computer Methods in Materials Science

|

2016

|

Vol. 16, No. 4

196--203

EN

In dies for cold extrusion permissible internal pressure may be increased by the use of one or two shrink rings. Such design creates tensile stresses in the ring and compressive stresses in the insert. The design essentially boils down to define the diametrical interference of the fit to be attained during the assembly. Interference determines the properties of the die and must be carefully selected. There are basically two methods of design: based on Lame’s solution and FEM. None of these two methods include roughness of interface surfaces of the die and shrink ring. The pre-stressed micro-die shows that interface roughness can’t be skipped and the “classical” design of diameter interference must be corrected. The novel method of determination of the correction value is introduced: TheSemi-Physical Modelling of models representing Interface Roughness, SPMIR method. In this method a set of FEM modelling of models created on the base of Abbot-Firestone curves, determined from the roughness profile, lead to determination of Contact Surface Stiffness Curve of interface surface and further to interference correction. Relative correction of the die diameter interference increases along with the diameter decrease that might be recognized as a pre-stressed micro-die assembling scale effect.For the worked example, the relative interference correction is hyperbolically increasing with decreasing the interface diameter decrease, exceeding 10 % for diameter about 8 mm, 25 % for 3 mm and almost 40% for 2 mm. The proposed method is than recommended for the design of pre-stressed micro dies with interface diameter lower than 8 mm.

PL

W matrycach do wyciskania na zimno dopuszczalne ciśnienie wewnętrzne może być podwyższone poprzez użycie jednego lub dwóch pierścieni sprężających. Taka konstrukcja powoduje po¬wstawanie wstępnych naprężeń rozciągających w pierścieniu/pierścieniach, a ściskających w matrycy. Projektowanie, w zasadzie, sprowadza się do określenia wielkości wcisku jaki ma być osiągnięty podczas montażu. Wcisk determinuje właściwości matrycy i musi być precyzyjnie określony. W zasadzie, stosuje się dwie metody projektowania: analityczną opartą na rozwiązaniu Lame oraz MES. Żadna z tych metod nie uwzględnia chropowatości powierzchni kontaktu matrycy i pierścienia. Przykład wstępnie sprężonej mikro-matrycy pokazuje, że chropowatość kontaktu nie może być pomijana i wielkość wcisku uzyskana metodami „klasycznymi” wymaga korekty. Zaproponowano nową metodę określania tej wielkości: metodę SPMIR. W tej metodzie prowadzonych jest szereg symulacji MES z wykorzystaniem modeli kontaktu zbudowanych na podstawie krzywych Abbota-Firestona określonych z profilu chropowatości. Symulacje prowadzą do określenia krzywej sztywności kontaktu matryca-pierścień i w konsekwencji do określenia wielkości poprawki wcisku. Względna poprawka wcisku rośnie wraz ze zmniejszaniem się średnicy kontaktu, co można uznać za efekt skali w odniesieniu do projektowania wstępnie sprężonych mikro-matryc. W analizowanym przykładzie, względna korekta wcisku rośnie hiperbolicznie wraz ze spadkiem średnicy kontaktu. Przekracza ona 10% w wypadku średnicy około 8 mm, 25% przy średnicy 3 mm i prawie 40% przy średnicy 2 mm. Proponowana metoda jest zalecana przy projektowaniu mikro-matryc o średnicy kontaktu matrycy z pierścieniem poniżej 8 mm.

7

Analiza procesu mikro-klinczowania

Presz W., Cacko R.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2015

|

z. 267

143--148

PL

Wraz z rozwojem mikro-procesorów i elementów wykonawczych powstają coraz to nowe koncepcje mikro-urządzeń elektro-mechanicznych. Konsekwencją jest poszukiwanie metod łączenia mikro-elementów metalowych. Klinczowanie ze względu na prostotę narzędzi, brak dodatkowych elementów łączących oraz niezaburzanie struktury materiału, występujące przy zgrzewaniu, wydaje się być obiecującym rozwiązaniem w mikro-skali. W pracy zaprezentowano metodę analizy procesu mikro-klinczowania. Jej podstawą jest sparametryzowanie kształtu narzędzi do niewielu stosunkowo prostych form geometrycznych i ograniczenie tym samym liczby zmiennych. Na podstawie symulacji MES został wybrany proces mikro-klinczowania, który następnie został zrealizowany na przygotowanym do tego celu stanowisku badawczym. Porównano wyniki symulacji z wynikami doświadczalnymi. Stanowisko umożliwia przygotowanie sklinczowanych próbek do trzech rodzajów testów obciążeniowych.

EN

With micro-chip and micro-components evolution new concepts of electro-mechanical micro-devices are being designed. As a consequence, research concerning joining of micro-elements are proceeded. Because of the simplicity of the tooling, lack of the additional joining parts and unchanged material microstructure the clinching method is well suited for adaptation for micro-joining. In this paper a method of micro-clinching analysis are presented. They are based on parametrization of the tools geometry to relatively simple geometry and thus limitation of the parameters. Based on the FEM analysis a primary micro-clinching process has been specified, and following that, realized on the dedicated experimental stack-up. Results from FEM modeling and experiments have been compared. Experimental system is universal and allows to prepare three different types of simples for micro-joint loading experiments.

8

Złożone mikrowyciskanie : miniaturyzacja i łączenie zabiegów w procesach obróbki plastycznej

Presz W., Cacko R.

Przegląd Mechaniczny

|

2014

|

nr 4

32--38

PL

Postępująca miniaturyzacja urządzeń elektromechanicznych powoduje szybki wzrost zapotrzebowania na części metalowe o wymiarach nieprzekraczających 1 mm. Części takie mogą być wykonywane technologią obróbki plastycznej. Skrótowo przedstawiono konsekwencje i drogi miniaturyzacji procesów obróbki plastycznej, których wynikiem byto powstanie mikroobróbki plastycznej jako nowej gałęzi technologii. Zaproponowano klasyfikację łączenia zabiegów mikroobróbki plastycznej: w operacje złożone poprzecznie (sekwencje poprzeczne) oraz wzdłużnie (sekwencje wzdłużne), odnosząc kierunek przenoszenia elementu pomiędzy zabiegami do kierunku ruchu roboczego maszyny Zaprezentowano nowy jednooperacyjny proces złożony z mikrowykrawania z taśmy, międzyoperacyjnego smarowania i następującego po nim mikrowyciskania współbieżnego pręta. Proces ten dobrze nadaje się do mechanizacji ze względu na ominiecie trudności związanych z pozycjonowaniem wstępniaków w matrycy do wyciskania. Przeprowadzono wstępne symulacje MES tego procesu, porównując je z wynikami doświadczalnymi. Uzyskano zgodność wyników na poziomie 10% - 15%. Różnice wynikają z braku kontroli nad formowaniem się wypływki w trakcie obu realizowanych zabiegów. Wyeliminowanie tego zjawiska wymaga dalszych prac nad skorelowaniem ze sobą wymiarów narzędzi.

EN

Evolving miniaturization of the electro-mechanical devices causes rapid demand for metal parts of dimensions Iower than 1 mm. Such parts might be manufactured by metal forming. Conseguences of miniaturization on this technology as well as tendencies of process development is briefly presented. Classification of micro-forming operations coupling: łransverse compounded sequences (TCS) and longitudinally compounded sequences (LCS) is proposed. It is based on relations between direction of element movement among operations and direction of press working movement. New one-operation process, consisting of tape micro-blanking, lubrication between operations and following forward rod micro-extrusion is introduced. This process is well suited for mechanization in view of omitting difficulties related with workpiece positioning in a die. Primary FEM simulations are performed and compared to results obtained during experimental procedure. Accordance with the experimental results varies between 10% - 15%. Differences are caused by undesired, asymmetric flash formation during both operations. It might be eliminated by proper correlation between tools dimensions.

9

Nowa metoda mikro-wyciskania

Presz W., Cacko R.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2013

|

z. 253

123--128

PL

Postępująca miniaturyzacja urządzeń elektro-mechanicznych powoduje, że w szybkim tempie rośnie zapotrzebowanie na części metalowe o wymiarach nie przekraczających 1 mm. W pracy przedstawiono koncepcję tworzenia złożonych operacji technologicznych w odniesieniu do mikro-obróbki plastycznej w sekwencji liniowej zgodnie z kierunkiem ruchu roboczego maszyny. Zaprezentowano nowy jednooperacyjny proces złożony z mikro-wykrawania z taśmy, międzyoperacyjnego smarowania i następującego po nim mikro-wyciskania współbieżnego pręta. Proces ten dobrze nadaje się do mechanizacji ze względu na ominięcie trudności związanych z pozycjonowaniem wstępniaków w matrycy do wyciskania. Przeprowadzono wstępne symulacje MES tego procesu porównując je z wynikami doświadczalnymi.

EN

Evolving miniturization of the electro-mechanical devives causes rapid demand for metal parts of dimensions lower than 1 mm. A concept of complex technological operation design applied for micro-forming in linear sequence according to the press movement is presented. New one-operation process, consisting of tape micro-stamping, lubrication between operations and following forward rod micro-extrusion. This process is well suited for mechanization in view of omitting difficulties related with workpiece positioning in a die. Primary FEM simulations are performed and compared to results obtained during experimental procedure.

10

Modelowanie procesu wyciskania profili aluminiowych

Cacko R., Czyżewski P., Presz W.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2013

|

z. 253

89--94

PL

W pracy przetestowano zastosowanie oprogramowania SimufactForming do modelowania procesu wyciskania profili aluminiowych bazując na wybranych kształtach profili uzyskiwanych przemysłowo. Wykorzystano możliwość połączenia metod elementów skończonych i skończonej objętości w procesie symulacji. Uzyskano wstępne wyniki dotyczące rozkładów odkształceń i temperatury zarówno w kształtowanym materiale jak i narzędziach. Na podstawie wybranych pomiarów geometrii dokonano porównania uzyskanych wyników z symulacji komputerowych i prób przemysłowych. wyniki tych porównań wykazały, że oprogramowanie może być przydatne w szczegółowych analizach wad matryc, jak i defektów obserwowanych w kształtowanych profilach, a także optymalizacji parametrów procesu kształtowania wybranych profili.

EN

Initial optimisation of the SimufactForming software for numerical modeling of the aluminium profile extrusion is presented. Validation procedure of the software is based on selected industrial examples. Two different profiles taken from the production line are examined. Combination of the finite element and finite volume procedure is applied for the numerical analysis.

11

Microstructure transformations in austempered ductile iron during deformation by dynamic hardness test

Myszka D., Presz W.

Computer Methods in Materials Science

|

2012

|

Vol. 12, No. 4

259--263

EN

The article presents effect of investigations on microstructure changes in austempered ductile iron under the effect of dynamic surface deformation. Mechanical properties research covered the heat treated ductile iron characterised by a tensile strength of 1049 MPa and elongation of 16% with high austcnite content in microstructure. The task to be performed consisted in FEM simulation of the deformation effect, using a steel ball pressed dynamically into the examined material with experimental verification of the obtained results. The ADI microstructure was examined by LM, SEM and magnetic measurement technique. The kinetics of the deformation-induced transformations was also analysed.

PL

W artykule przedstawiono analizę przemian mikrostruktury pod wpływem dynamicznego odkształcenia powierzchni żeliwa sferoidalnego ausferrytycznego. Badaniom poddano żeliwo o wytrzymałości na rozciąganie 1049 MPa i wydłużeniu 16 % ze znaczną zawartością austenitu w mikrostrukturze. Założone prace obejmowały przeprowadzenie symulacji FEM odkształcenia żeliwa sferoidalnego ausferrytycznego pod kulką olO mm wciskaną dynamicznie w materiał oraz wykonaniu weryfikacji doświadczalnej badanego stanu. Oceniono mikrostrukturę za pomocą mikroskopii świetlnej i elektronowej, metod magnetycznych oraz kinetykę jej przemian pod wpływem oddziaływania odkształcenia. Stwierdzono obecność austenitu metastabilnego oraz zachodzenie przemiany martenzytycznej odkształceniowej.

12

Wpływ drgań stempli na proces złożonego mikro-wyciskania - analiza wstępna

Presz W., Cacko R.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2011

|

z. 238

107-114

PL

Historia prób stosowania drgań w celu wspomagania procesów plastycznego kształtowania jest blisko 60 letnia. Mimo podkreślanych głównie pozytywnych efektów trudno dopatrzeć się spektakularnych zastosowań przemysłowych. Zdaniem autorów było to w przeważającej części spowodowane trudnościami kinematyczno energetycznymi związanymi z koniecznością przemieszczania i wprawiania w drgania najczęściej dużych mas. Zastosowanie drgań narzędzi w procesach mikro-obróbki plastycznej pozwala wyeliminować wymienione ograniczenia. W pracy zastosowano osiowe, sinusoidalne drgania stempla i przeciw-stempla w procesie złożonego mikro-wyciskania wypraski aluminiowej. Zaobserwowano, w zależności od fazy procesu i jego konfiguracji, 50-70% spadek siły obciążającej stempel. Zamodelowano MES proces mikro-kształtowania oraz proces przygotowania wstępniaka mikro-wykrawaniem bez udziału drgań. Okazało się, że obserwowany spadek siły rozpatrywanych procesów wspomaganych drganiami nie może wynikać jedynie z ograniczenia wpływu tarcia lecz prawdopodobnie jest także skutkiem spadku oporu plastycznego ze względu na wzrost temperatury kształtowanego materiału. Sprawdzenie słuszności tej tezy pozostawiono do dalszych badań. Symulacje prowadzono pakietem MSC Marc 2010 v1.0.

EN

The history of laboratory try of vibration assisted metal forming processes is about 60 years long. Even though generally reported mainly positive effects of vibration on process course there is still lack of spectacular industrial applications. Authors suggest that it is mainly caused by kinematic and energetic difficulties appearing during vibration of big masses. Limiting of application of vibrations to microforming processes can eliminate problems mentioned above. Longitudinal sinusoidal vibrations of punch and counter-punch are applied to complex micro-extrusion process of aluminium cup. Reduction of process force of 50-70% was observed depend of tools configuration. FEM simulations of micro-blanking and micro-extrusion processes were performed by commercial MSC Marc 2010 v 1.0. Comparison of experimental results and FEM simulations shows that reduction of process force by vibration might not base on decreasing of friction only. There must by an additional phenomena responsible for force reduction. The temperature rice is probably the reason. The prove of this thesis remains for the future work based on thermo-mechanical FEM analysis.

13

Modelowanie procesu hydro-nitowania-bezotworowego

Cacko R., Presz W.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2011

|

z. 238

115-120

PL

Jedną z najintensywniej rozwijanych technik łączenia blach jest metoda nitowania bezotworowego (ang. SPR - self-piercing riveting). Na etapie projektowania procesu konieczne jest zwykle przeprowadzenie szeregu prób z wykorzystaniem różnych profili matryc w celu uzyskania optymalnego połączenia pod kątem jego wytrzymałości. W celu minimalizowania wpływu profilu matrycy na jakość połączenia, wprowadza się modyfikacje procesu z matrycą płaską lub bez matrycy - z wykorzystaniem cieczy pod ciśnieniem jako czynnika roboczego. W niniejszym artykule przedstawiono wyniki prób modelowania komputerowego zmodyfikowanego procesu nitowania bezotworowego - bez tradycyjnej matrycy. Przedstawiono porównanie wyników symulacji z metodą tradycyjną (z matrycą) oraz próbami laboratoryjnymi. Wykorzystano komercyjne oprogramowanie oparte na metodzie elementów skończonych: MSC. Marc i Simufact.Forming.

EN

One of the most intensively developing methods of joining sheets iis the self-piercing riveting - SPR. During the process design stage it is necessary to carry on several tests with various die profiles to obtain optimal strength of a joint. To decrease the effect of die profile influence, it flat dies or fluid under bottom layer with certain pressure are introduced instead. In this paper initial trial of numerical modeling of the hydro-self-piercing riveting method is presented. Comparison with traditional (with a die) method and laboratory tests have been done. Commercial software based on the FEM MSC.MarcMentat and Simufact.Forming are used.

14

Analysis of the influence of a rivet yield stress distribution on the micro-SPR joint - initial approach

Presz W., Cacko R.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2010

|

Vol. 10, no 4

69-75

EN

One of the limitations related with joining several micro parts is the temperature generated during joining methods based on material heating. Temperature concentration could be a reason of severe difficulties with micro-manufacturing applications. It seems that modern mechanical joining technologies could significantly facilitate micro-parts fastening, since there is lack of temperature development during the process. Recently mechanical joining methods undergo considerable development and become more and more competitive in the industry. Among them, the self-piercing - SPR - technology is one of the most advanced and flexible. Initially, the automotive industry was a first application of the SPR, and then have been started to be use in other industry areas. In the paper, possibility of microrivet production by micro-forming with heat treatment elimination has been researched by means of FEM analysis. Required rivet strength is achieved by designed cold forming process and followed by effect of material hardening. Various stress distributions in the rivets are taken into account during numerical simulation to prove their influence on joining quality. Commercial FEM software MSC.Marc is used for numerical simulations.

PL

W łączeniu niektórych mikroelementów ograniczeniem doboru technologii jest możliwość wystąpienia miejscowych wzrostów temperatury. Warunek ten spełniają nowoczesne metody mechanicznego łączenia. W pracy opisano wstępną analizę zastosowania jednej z tych metod - nitowania bezotworowego. Metoda ta jest z powodzeniem stosowana w różnych dziedzinach techniki, ale nie była dotychczas użyta w odniesieniu do mikroelementów. W pracy przeanalizowano możliwość produkcji mikronitów technologią mikrokształtowania plastycznego na zimno. Efekt umocnienia materiału pozwala na wyeliminowanie standardowo stosowanej obróbki cieplnej. Na drodze symulacji MES porównano wpływ różnych sposobów uzyskania mikro-nitów na przebieg procesu mikrołączenia i jakość połączeń. Wykorzystano komercyjne oprogramowanie MSC.Marc.

15

Wpływ ścięcia powierzchni bocznej rury grubościennej na rozkład naprężeń

Presz W.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2009

|

z. 226

137-142

PL

Uzyskanie informacji o warunkach kontaktu w strefie odkształcenia w procesie walcowania cienkich taśm wymagało zamontowania specjalnych czujników. Zdecydowano o przygotowaniu dwóch miejsc na czujniki symetryczne po przeciwległych stronach walca. Wymagało to znacznej ingerencji w kształt walca poprzez jego obustronne ścięcie. W pracy analizowano wpływ tego typu modyfikacji na metodę obliczeń wytrzymałościowych w kontekście intuicyjnego sprowadzania tego zagadnienia do zagadnienia Lamé dla rury wpisanej w rurę ściętą. Wyniki uzyskane na podstawie związków Lamé, dla rur obciążonych ciśnieniem wewnętrznym, porównano z wynikami symulacji MES 3D. Wykazano, że począwszy od ok. 18% ścięcia maksymalne naprężenia obwodowe rozciągające, występują na powierzchniach zewnętrznych ścięć, a więc odwrotnie do modelu Lamé. Mimo to do wartości ścięcia ok. 32% można posługiwać się metodą Lamé dla rury wpisanej, gdyż wyliczone w ten sposób naprężenia są większe od obliczonych MES. Powyżej 32% ścięcia różnice wyników rosną liniowo od 0% dla 32% ścięcia do 82% dla 87% ścięcia.

EN

Obtaining information abort contact circumstances at deformation zone during thin strips rolling demanded of mounting of special transducers. It was planed to placed them at the opposite sides of the roll. It required quite a big influence on the roll's shape by flattening it on both sides. For this shape the strength calculation method was analysed in the context of intuitively simplifying problem to Lamé's solution for the thick tube inscribed in truncated tube. Results based on Lamé's solution for thick tubes loaded with internal pressure were compared with FEM-3D simulations. It was found that starting from 18% of flattening maximal circumferential stresses are presented on the outside truncated surface that is opposite to Lamé's solution - maximal stresses on the inner surface. Even so, up to 32% of tube's flatness Lamé's solution for the inscribed tube might be used because this way calculated stresses are higher than these obtained by FEM. For flatness higher than 32%, differences between FEM and Lamé's solution are linearly increasing starting from 0% for 32% flatness up to 82% for 87% flatness.

16

Przyrząd do mikrokształtowania wibracyjnego

Presz W.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2007

|

z. 216

95--100

PL

Zgodnie z powszechną tendencją miniaturyzacji wielkość minimalnych wyrobów kształtowanych technologią obróbki plastycznej, od pewnego już czasu, sukcesywnie się zmniejsza. Zmniejszanie wymiarów do około 1 mm powoduje pogarszanie się warunków smarowania, w związku z występowaniem tak zwanego powierzchniowego efektu skali. Bardzo wzrasta zagrożenie występowania połączeń metalicznych między narzędziem, a materiałem obrabianym i w konsekwencji zjawiska zacierania. Wydaje się, że wprowadzenie drgań do strefy kontaktu narzędzie – materiał powinno spowodować zrywanie połączeń metalicznych już w ich początkowej fazie i przejście od lawinowego procesu zacierania do stabilnego procesu zużycia. Zaproponowano grupę procesów bazowych do analizy wpływu drgań na mikro-kształtowanie oraz odpowiadający im zestaw narzędzi. Procesy realizowane będą w matrycy pomiędzy końcami par odpowiednio ukształtowanych stempli wprawianych we wzdłużne drgania. Do realizacji drgań zaprojektowano wibratory oparte na stosach wielowarstwowych elementów piezoelektrycznych.

EN

Since a certain period there is a common tendency of miniaturization dimensions of minimal products that are manufacturing with metal forming technology. Reducing dimensions to about 1 mm causes worsening of lubricating conditions because of appear of so called surface scale effect. The threat of making metallic joins between workpiece and tool significantly increases that suppo rts galling tendency. It is to believe that introducing vibrations to the tool - work piece interface will result braking of metallic joins at their early phase and will limiting galling tendency. The group of reference processes for analysis of influence of vibrations on microforming as well as tool-sets for them have been proposed. Processes are intend to be performed inside a die between standard cylindrical punches but with shaped ends. Punches are exciting to longitudinal vibrations with vibrators based on staked ceramic multilayer piezoelectric actuators.

17

Flexible tooling for vibration-assisted microforming

Presz W., Andersen B.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2007

|

Vol. 21, nr 2

61-64

EN

Purpose: Miniaturisation generates necessity of micro-parts production. Micro-scale means closer tolerances and better surface roughness. These requirements can be achieved with metal forming processes but under high pressure and sufficient relative sliding distance between tool and workpiece surface. It makes such a process proven to galling. This tendency increases with diminishing of component dimensions. It means that retarding undesirable surface phenomena with special regard to galling becomes a critical factor for microforming. Literature search and previous investigations shows that implementation of vibrations might be a solution for limitation of galling tendency in microforming. Design/methodology/approach: The group of so called "reference micro-components" has been chosen as an representation of micro-products. For these parts with FEM basic processes parameters were found. The tooling system for vibration microforming of referenced parts has been designed. Vibrations are performed with vibrators based on stacked ceramic multilayer technology assuring accurate frequency and amplitude control. Findings: The method based on static and dynamic analytical and FEM calculations of proper design of vibration assisted flexible tooling with piezo-vibrators has been found. Research limitations/implications: Proposed reference micro-components and designed system can be used for investigations of technological parameters for utilisations of microforming. Practical implications: Flexible laboratory system is designed to manufacture a wide range of microcomponents using tools vibrations for improving quality of products. After laboratory investigations it is attended to design industrial system working on same principles. Originality/value: Designed within this project flexible tooling for low frequency vibration assisted microforming seems to be original according to literature investigations.

18

The TEM study of structure of 1H18N9T stainless steel buildups

Presz W., Kaczorowski M.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2006

|

Vol. 17, nr 1-2

393--396

EN

Purpose: The reason of investigation was finding the answer of the question what was the reason of extreme hardness of build-ups created during bulk metal forming processes of austenitic stainless steel. Design/methodology/approach: The studies were conducted using transmission electron microscopy (TEM). Since very specific specimens special method for thin foil preparation were elaborated. Thin foil method was chose because it was only one which supply both structure and diffraction information. Findings: On the basis of careful analysis structural and electron diffraction pattern it was proposed that simultaneously to very well known strengthening mechanisms like grain refinement and dislocation density increase, the additional mechanism can not be excluded. Based mostly on the electron diffraction pattern (appearance of forbidden reflexes for FCC) it is proposed that this additional mechanism could be the marthensitic transformation caused by very high plastic deformation. Practical implications: At this moment it is difficult to point out the practical implications of the result however the mechanism proposed in this elaboration might be used in design of high strength materials. Originality/value: The main achievement of this investigation is TEM results which analysis allow to propose that an extra-mechanism for strengthening of 1H18N9 stainless steel is marthensitic transformation involved with high plastic deformation in build-ups. Additionally the special method of thin foils preparation was elaborated.

19

Piezoelectric driven Micro-press for microforming

Presz W., Andersen B., Wanheim T.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2006

|

Vol. 18, nr 1-2

411--414

EN

Purpose: Progressive miniaturisation generates necessity of micro-parts production also on the field of metal forming. At present small pats are produced with a big presses which were designed for manufacturing much bigger products. Further miniaturisation will not make possible to keep sufficient tolerances of products manufacturing with these standard presses. Design/methodology/approach: It is suggested to set up special technological lines for micro-parts production. Such lines would consist of micro-machines based on piezoelectric actuators. The recent development of that kind of actuators assures even up to several kilo-Newton forces and movement accuracy theoretically in atomic scale. As a step for building the line, a micro-press with piezoelectric drive is being constructed. Findings: The constructed press can work with direct actuator and can be also equipped with simple mechanical movement amplifier. Micro-indenting, micro-pressing and micro-backward extrusion were successfully carried on the press. Examples of simple sequentional and incremental micro-forming processes were also performed. Research limitations/implications: Equipping Micro-press with additional devices like x-y or x-y-z table positioning, automatic clamping and supplying systems etc. will able to extend its application to wide range of microforming processes. Practical implications: Micro-press in intention is going to be a part of industrial micro-lines for micro-product. Originality/value: The idea of building micro-parts with micro-machines standing as production micro-line seems to be quite natural but so far not realised. Presented Micro-press with original construction is another step to put this idea into reality.

20

Proces bazowy dla numerycznego modelowania objętościowego mikro-kształtowania plastycznego

Presz W.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2005

|

z. 207

77--82

PL

Postępująca miniaturyzacja wymusza przejście stosowanych technologu w obszary mikro, a w niedalekiej przyszłości nawet nano-świata. Oznacza to potrzebę numerycznego modelowania mikro-procesów za pomocą istniejącego oprogramowania. Prosta zmiana wymiarów najczęściej jest niewystarczająca, ze względu na występowanie tak zwanego efektu skali, to znaczy odmiennego zachowania się mikro-elementów niż elementów makro. W pracy zaprojektowano i zrealizowano wygodny do prowadzenia bazowy mikro-proces, którego celem jest weryfikacja modelowania numerycznego. Specyficzna konstrukcja narzędzi i wyposażenie stanowiska umożliwia dodatkowo rejestrację ewolucji powierzchni wyrobu w trakcie kształtowania.

EN

Constant miniaturization moves existing technologies to micro or in the nearly future even to nano-area. It creates a need for computer simulations of micro-processes with existing software. Simple dimensions changing is usually not enough because of so called scale effect. It means a different behavior of micro-components in comparison to macro-components. Within this work a useful micro-bulk metal forming process have been designed to be a reference process for verification of computer simulation results. Specific tool construction and equipment of experimental stand makes possible observation of work-piece shape evaluation during deformation process.