Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Analysis of the Forming Process of Energy-Absorbing Elements made from 7000 Series High-Strength Aluminum Alloy

Jaśkiewicz K., Skwarski M., Polak S., Gronostajski Z., Krawczyk J., Kaczyński P., Chorzępa W.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2020

|

Vol. 65, iss. 2

697--705

EN

The paper covers the research on the process of solutionizing of 7075 aluminum alloy in cold tools during the stamping of a high-strength structural element (B-pillar’s base). For technological reasons, in order to obtain high strength parameters of the 7075 alloy, it is necessary to carry out a solutionization process, which allows to obtain dispersion strengthening during ageing process. Properly performed heat treatment of the alloy increases the strength of the material to approx. 600 MPa. The combination of the process of solutionization with simultaneous shaping is aimed at improving and simplifying technological operations of aluminum alloy stamping, shortening the duration of the manufacturing process and reducing production costs. The manufactured lower part of the B-pillar will be used for the verification of the validity of the developed method. During the experiment, a series of stamping tests were carried out, in which the lubricants, pressure and position of the upper and lower blankholders were the variables. The obtained results allow to estimate the influence of the cooling conditions on the strength of the drawpieces obtained after the process of artificial ageing. In order to verify and analyse the results more quickly, a numerical simulation was carried out.

2

Kształtowanie elementu typu U-shape ze stopu aluminium 7075

Gronostajski Z., Skwarski M., Jaśkiewicz K., Kaczyński P., Polak S., Krawczyk J., Chorzępa W., Śliz K., Uzar S.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2017

|

Vol. 84, nr 8

332--335

PL

Artykuł przedstawia możliwości odkształcania stopu aluminium serii 7075 i potencjał tego materiału do procesu tłoczenia w podwyższonych temperaturach. Celem przeprowadzonych badań było uzyskanie elementu o kształcie litery U z blachy stopu 7075, cechującego się wysoką wytrzymałością i twardością. Stop aluminium w stanie obróbki cieplnejT6 w postaci blach został odkształcony w nagrzanych wcześniej narzędziach, a następnie zmierzono jego twardość w określonych, krytycznych miejscach. Wykonano serie prób, zmieniając przy tym parametry procesu, takie jak: temperatura materiału wsadowego oraz prędkość kształtowania. Temperatura narzędzi była stała dla wszystkich wykonanych prób. Przeprowadzone badania pozwoliły na uzyskanie elementu o zadowalających własnościach mechanicznych, zbliżonych do właściwości po obróbce T6. Stanowi to pretekst do dalszych badań nad materiałem w celu wykorzystania go na odpowiedzialne elementy konstrukcyjne maszyn i pojazdów, wymagające podwyższonej wytrzymałości. Stan, w którym materiał został dostarczony (stan T6 – po procesie przesycania i starzenia sztucznego) zapewnia mu wysoką wytrzymałość ograniczając jednak jego odkształcalność. Zadana geometria narzędzi powoduje dodatkowo na tyle duże odkształcenie materiału, że materiał szybko ulega pękaniu podczas tłoczenia. Aby zapobiec pękaniu, stosowana jest obróbka cieplna. Powoduje ona jednak zmiany w mikrostrukturze materiału, co skutkuje pogorszeniem jego własności wytrzymałościowych. Autorzy artykułu postawili sobie za zadanie zachowanie wysokich własności wytrzymałościowych zbliżonych po obróbce cieplnej T6 oraz otrzymanie kształtu odpowiadającego geometrii narzędzi.

EN

This article deals with the forming of the 7075 aluminumalloy grade and demonstrates the potential of this material for the hot stamping process. The purpose of the research was to obtain a U-shaped element made of 7075 aluminum alloy sheet, characterized by high strength and hardness. T6 temper 7075 aluminum alloy sheets were deformed in preheated tools and then its hardness and strength were measured in selected, critical locations. A series of tests were made, changing process parameters such as tools temperature, batch material temperature, and deformation speed. The conducted research allowed to obtain an element with satisfactory mechanical properties. This is a basis for further research on the use of 7075 aluminum alloy for production of load carrying components of machines and vehicles requiring increased strength. The delivery state of the material (T6 temper - after the solutionizing process and artificial aging) provides high strength properties and relatively good deformability. However, the tool’s geometry causes a large deformation of the material sothat it begins to crack. Heat treatment is commonly used to prevent material fromcracking. However, it causes changes in the microstructure of the material, which results in a deterioration of its strength properties. The authors of the articles set themselves the task of combining both: proper geometry of the workpiece and high strength properties

3

Opracowanie techniki wykrywania pęknięć podczas kształtowania przemysłowego blach

Świłło S., Cacko R., Czyżewski P., Chorzępa W.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2016

|

Vol. 83, nr 1

8--12

PL

Przedstawiona został aplikacja przemysłowa detekcji pęknięć podczas kształtowania blach karoseryjnych. Zaproponowane przez autorów rozwiązanie wykorzystuje zjawisko optyczne plamkowania powstałe na badanej powierzchni w wyniku emisji wiązki światła laserowego. Rozpoznawanie obrazu pęknięcia odbywa się poprzez porównanie obrazów z defektem i bez defektu. Realizacja pomiarów odbywa się z wykorzystaniem systemu wizyjnego umożliwiającego transmisję zarejestrowanego obrazu i dalszą jego obróbkę numeryczną. Cały proces rejestracji obrazu i jego analizy odbywa się w czasie rzeczywistym dzięki zastosowaniu szybkiego procesu obróbki obrazu przetwarzanego w środowisku Matlab. Do tych celów został opracowany specjalny system wizyjny wraz ze stanowiskiem modelowym do testowania zaproponowanego rozwiązania. Na zaprojektowanym stanowisku badaniom poddawany jest na przemian wyrób wadliwy i prawidłowy z odpowiednio zaplanowanym sposobem pomiaru symulującym realizację rzeczywistych warunków procesu kształtowania plastycznego.

EN

The industrial application of crack detection in stamped auto-parts is presented. Solution proposed by the authors uses the phenomenon of speckle pattern occuring on the investigated surface by the laser beam emission. Crack image recognition is achieved through a comparison of two images: one with the defect and the other without it. The measurements are performed using a vision system allowing for transmission of the recorded image and further its numerical processing. The whole process of image acquisition and analysis is performed in real time through the image processing in Matlab software environment. For these purposes a special vision system along with the test rig allowing to test the proposed solution have been developed. On the designed measuring stack-up alternately the failed and correct components are measured with appropriately planned schedule simulating the real process of metal/component forming.

4

Analiza procesu tłoczenia wspornika ze stali martenzytycznej

Gronostajski Z., Krawczyk J., Polak S., Chorzępa W.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2016

|

Vol. 83, nr 1

27--33

PL

Pomimo wdrażania do produkcji samochodów takich materiałów jak: stopy aluminium, stopy magnezu, kompozyty i tworzywa sztuczne, stal jest nadal materiałem dominującym w przemyśle motoryzacyjnym. Celem pracy było wykonanie analizy procesu tłoczenia wspornika ze stali martenzytycznej MAH900 a w końcowym efekcie opracowanie technologii jego kształtowania. Proces kształtowania został zasymulowany za pomocą programu MSC.Marc 2013. Kształty narzędzi przyjęto w oparciu o dokumentację z firmy Kirchhoff Polska. Dane materiałowe blachy martenzytycznej MAH900 wyznaczono w próbach rozciągania próbek wiosełkowych. Obliczenia zostały wykonane przy użyciu elementów powłokowych (typu shell) oraz bryłowo-powłokowych (shell-solid). Największe różnice między tymi dwoma modelami obserwowane są w miejscach, w których występuje pogrubienie materiału – w rzeczywistości dochodzi tam do zgniatania materiału. Elementy powłokowe w tym przypadku są niewystarczająco dokładne do wyznaczenia pól odkształceń i naprężeń ze względu na brak możliwości ich odwzorowania po grubości blachy. Na podstawie obliczeń została przygotowana technologia tłoczenia wspornika w firmie Kirchhoff. Następnie wykonano proces tłoczenia i porównano kształty wytłoczki rzeczywistej z wynikami symulacji numerycznej. W zaprojektowanym procesie wytwarzania wspornika kolumny kierownicy z blachy martenzytycznej uzyskano niewielkie różnice w kształcie wspornika otrzymanego w symulacji numerycznych z użyciem elementów bryłowo-powłokowych i wytworzonego w procesie rzeczywistym.

EN

Despite wider and wider use of novel materials such as aluminium alloys, magnesium alloys, composites and plastics in car production, steel is still the dominant material in automotive industry. The main goal of the work was to perform the analysis of stamping process a bracket made of martensitic steel MAH900 aiming to develop forming technology. The results of the stamping process simulation were compared to the experimental results. The forming process was simulated with MSC.Marc 2013. Geometry of the tools was generated based on the documentation from Kirchhoff Polska company. The material data of martensitic steel MAH900 have been determined experimentally. The calculations were made using two models, one employing shell elements and the other using shell-solid elements. The greatest differences between the two models was observed in places, where the material is thickened – actually, here, the compression of the material takes place.. The shell elements in this case are not able to represent through-thickness stresses.. The calculations were used to develop the stamping technology for the bracket implemented in Kirchhoff company. The real drawpiece shapes were compared to the numerical simulation results. Slight differences between the results of the numerical simulation using solid-shell elements and the real process’ measurements have been observed, only.

5

Analiza procesu tłoczenia elementu nadwozia pojazdu samochodowego ze stopu magnezu AZ31

Gronostajski Z., Jaśkiewicz K., Chorzępa W.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2016

|

Vol. 83, nr 9

393--397

PL

Rosnące zainteresowanie wykorzystaniem lekkich materiałów konstrukcyjnych o zadawalających właściwościach mechanicznych, zmusza ośrodki naukowe i badawcze do opracowania dokładnych metod projektowania procesów kształtowania, dla których niezbędne są dane zebrane podczas rzeczywistych eksperymentów, pozwalające na poprawne opracowanie technologii wytwarzania. Jednym z takich materiałów, z powodzeniem stosowanych od wielu lat w różnych dziedzinach przemysłu, są stopy magnezu. W ostatnich latach wzrasta rola magnezu i jego stopów, jako szczególnie użytecznego materiału konstrukcyjnego. Decyduje o tym z jednej strony niewielka masa właściwa stopów magnezu i coraz niższa cena. Z drugiej strony, ciągłe polepszanie właściwości materiałowych i technicznych stopów magnezu umożliwia doskonalenie metod kształtowania gotowych wyrobów. Należy jednak pamiętać, że projektowanie technologii wytwarzania gotowych wyrobów ze stopów magnezu, szczególnie stopów przeznaczonych do kształtowania plastycznego, napotyka na szereg problemów związanych ze zjawiskami hamującymi procesy obróbki plastycznej [1−3]. Celem pracy była analiza procesu kształtowania wspornika ze stopu AZ31, będącego częścią złożenia belki poprzecznej w samochodzie osobowym oraz określenie podstawowych założeń niezbędnych do przeprowadzenia poprawnego tłoczenia.

EN

The increasing interest in the use of light construction materials with satisfactory mechanical properties requires from scientific and research centres to develop precise methods of designing forming processes, for which it is necessary to have at one’s disposal the data collected during the actual experiments, making it possible to properly develop the production technology. One of these materials, having been successfully applied for many years in various industrial branches, is magnesium alloys. In the recent years, the role of magnesium and its alloys has increased as an exceptionally useful construction material. On the one hand, this is because of the low mass density of magnesium alloys and the increasingly low price. On the other hand, the continuous improvement of the material and the mechanical properties of magnesium alloys make it possible to perfect the methods of forming ready products. One should, however, remember that designing technologies of manufacturing ready products made of magnesium alloys, especially alloys for plastic forming, faces problems related to the phenomena which inhibit the process of sheet metal forming [1−3]. The aim of this work was to analyze the process of shaping the bracket alloy AZ31, which is a part of an automobile cross-beam and to define the basic principles needed to perform the correct stamping.

6

Computer aided design of manufacturing of automotive part made of magnesium alloy

Ambroziński M., Rauch Ł., Paćko M., Gronostajski Z., Jaśkiewicz K., Chorzępa W

Computer Methods in Materials Science

|

2016

|

Vol. 16, No. 4

177--186

EN

Evaluation of the possibility of substitution of steel part in the car body by the one made of AZ31 alloy was the objective of the paper. Bracket in the support of the steering wheel was selected for the analysis. Two criteria were selected to evaluate the possibility of using the Mg alloy part: i) stiffness of this part cannot be lower than that of the steel part, ii) Manufacturing of the part has to be possible. The objective of the research was a design of the shape of the bracket, that meets assumed criteria including manufacturing and assembly possibilities. The optimization task was formulated to reach this objective. Maximum stiffness of the part was the objective function and technological limitations were the constraints. Dimensions of the bracket were the optimization variables. Optimal shape was designed and numerical simulations were performed to evaluate possibility of stamping of this part. Simulations have shown that the decrease of the thickness is within of acceptable limits and that the strains are below the limiting strains. Thus, proposition of the shape of the magnesium alloy bracket, which can be safely manufactured by stamping, is the main output of the paper.

PL

Ocena możliwości zastąpienia stalowej części nadwozia sa-mochodu przez część zrobioną ze stopu magnezu była głównym celem pracy. Jako przykład do analizy wybrano wspornik w układzie kierowniczym. Dla oceny możliwości zastosowania części ze stopu magnezu przyjęto dwa kryteria: i) sztywność tej części nie może być niższa niż sztywność części stalowej, ii) Wytworzenie części w procesie tłoczenia musi być możliwe. Celem badań było zaprojektowanie kształtu wspornika, który spełniałby przedstawione kryteria. Wykorzystując metody optymalizacji zaprojektowano nowy kształt wspornika ze stopu magnezu. Za kryterium optymalizacji przyjęto maksimum sztywności wprowadzając minimum głębokości przetłoczenia jako ograniczenie technologiczne. Wymiary wspornika były zmiennymi decyzyjnymi. Wykonano symulacje numeryczne tłoczenia wspornika o optymalnym kształcie. Wyniki symulacji wykazały, że pocienienie materiału mieści się w dopuszczalnych granicach i że odkształcenia w całej części są poniżej odkształceń granicznych. Projekt wspornika, który może być bezpiecznie wytwarzany metodą tłoczenia, jest głównym osiągnięciem pracy.

7

Numeryczna symulacja testu zderzeniowego z uwzględnieniem umocnienia odkształceniowego w procesie wytwarzania energochłonnego elementu samochodu

Ambroziński M., Polak S., Gronostajski Z., Kuziak R., Chorzępa W., Pietrzyk M.

Mechanik

|

2015

|

R. 88, nr 2

92--97

PL

Przedmiotem artykułu jest ocena możliwości numerycznej symulacji zachowania się elementów nadwozia samochodu w czasie kolizji. Opisano problematykę związaną z wytwarzaniem elementów pochłaniających energię oraz doborem materiału na te elementy. Do analizy wybrano stal z mikrododatkami, stal dwufazową i stal z efektem umocnienia (TRIP). Przeprowadzono symulacje wytwarzania oraz eksploatacji, tj. test zderzeniowy (crash test), elementu karoserii samochodowej wykonanego z tych stali. W teście zderzeniowym przyjęto dwa modele materiału. W pierwszym pominięto odkształcenia materiału podczas wytwarzania elementu, natomiast w drugim uwzględniono lokalną niejednorodność odkształceń powstałych w trakcie tłoczenia. Wyniki obliczeń porównano z fizycznymi symulacjami testu zderzeniowego. Wykazano, że drugie podejście daje znacznie lepsze oszacowanie właściwości produktu dla stali z mikrododatkami i stali dwufazowej. Takiej poprawy dokładności nie uzyskano dla stali z efektem TRIP.

EN

Paper deals with an evaluation of possibilities of numerical simulations of car body parts during collision. Problem of manufacturing of the crash box and selection of materials for this part was described. Microalloyed steel, Dual Phase (DP) steel and TRIP (Transformation Induced Plasticity) steel were selected for the analysis. Numerical simulations of manufacturing of crash box and crash tests were performed for element made of the three selected steels. Two variants of material model were used in the simulations of the crash test. In the first variant earlier deformation of the material during manufacturing was neglected. In the second variant strains calculated in simulations of the stamping process were transferred to the crash box. Results of calculations were compared with physical simulations of the crash test. It was shown that the second variant gives improvement of the results for microalloyed and DP steels. This improvement was not observed for the TRIP steel.

8

Forming limit curves for complex strain paths

Rojek J., Lumelskyy D., Pęcherski R., Grosman F., Tkocz M., Chorzępa W

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 2

587--593

EN

This paper presents results of experimental studies of forming limit curves (FLC) for sheet forming under complex strain paths. The Nakazima-type formability tests have been performed for the as-received steel blank and for the blank pre-strained by13%. Prestraining leads to abrupt change of strain path in the blank deformation influencing the forming limit curve. The experimental FLC of the pre-strained blank has been compared with the FLC constructed by transformation of the as-received FLC. Quite a good agreement has been found out. The concept of strain-path independent FLCs in polar coordinates has been verified. Two types of the polar diagrams have been considered, the first one with the strain-path angle and effective plastic strain as the polar coordinates, and the second one originally proposed in this work in which the thickness strain has been used instead of the effective plastic strain as one of the polar coordinates. The second transformation based on our own concept has given a better agreement between the transformed FLCs, which allows us to propose this type of polar diagrams as a new strain-path in dependent criterion to predict sheet failure in forming processes.

PL

W niniejszej pracy przedstawiono doświadczalne badanie granicznych krzywych tłoczności (GKT) w kształtowaniu blach przy zmiennych ścieżkach odkształcenia. Program badań doświadczalnych przedstawionych w pracy obejmował próby tłoczności metodą Nakazimy dla wstępnie wyprężonej blachy rozciągniętej jednoosiowo o 13% oraz takiej samej blachy w stanie niewyprężonym. W wyniku wstępnego wyprężenia w testach otrzymywano silnie nieliniową ścieżkę odkształcenia mającą duży wpływ na GKT. GKT dla blachy wyprężonej porównano z GKT otrzymaną poprzez odpowiednią transformację GKT dla blachy niewyprężonej. Zauważono dość dobrą zgodność między porównywanymi krzywymi. W pracy przedstawiono i zweryfikowano nową koncepcję odkształceniowych GKT niezależnych od ścieżki odkształcenia. Rozpatrywano dwa rodzaje biegunowych wykresów GKT, w pierwszym przypadku jedna ze współrzędnych biegunowych było efektywne odkształcenie plastyczne, natomiast w drugim przypadku wykorzystano odkształcenie po grubości blachy zamiast efektywnego odkształcenia plastycznego. W drugim przypadku, stanowiacym oryginalna koncepcje zaproponowana w tej pracy, przetransformowane krzywe GKT dla różnych ścieżek odkształcenia wykazuja lepsza zgodność, co pozwoliło nam zaproponować ten rodzaj wykresu biegunowego jako nowe niezależne od ścieżki odkształcenia kryterium tłoczności blach.