Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The use of a measuring arm with a laser scanner for analysis and support of regenerative surfacing processes of forging dies

Kaszuba Marcin D., Widomski Paweł, Kiełczawa Tomasz, Gronostajski Zbigniew

Welding Technology Review

|

2020

|

R. 92, nr 3

23--32

EN

The article presents the results of research conducted in order to develop the technology of regenerative surfacing of forging dies. The selected example shows how the use of a measuring arm with a laser scanner can be used to support the regeneration process. The tests were conducted in industrial conditions of a forging die. The analysis of the regeneration process was carried out at each of 4 stages: after wear in the forging process, after initial machining, after regenerative surfacing and after final machining. It has been shown that scanning can be used to develop programs for mechanical pre-treatment, to measure the volume of padding welds, to determine the amount of finishing allowance, to verify the effectiveness of the surfacing process and to control the quality of the die before the forging process. The obtained results confirmed the effectiveness of the regeneration carried out. In terms of performance, it has been shown that too much padding weld's material is a machining allowance. For this reason, the treatment is time and energy consuming and about 68% of the padding weld's material is waste or chips. The analysis showed the possibility of saving up to 45% of the weld metal material by using reasonable allowances of smaller thickness. These results indicate the need to modify the regeneration technology and the legitimacy of using robotic surfacing, which can provide greater precision and repeatability in the laying of padding weld’s beads. The next stage of research will be robotization of the analyzed forging die regeneration process using WAAM technology.

PL

Artykuł prezentuje efekty badań prowadzonych w celu rozwoju technologii napawania regeneracyjnego matryc kuźniczych. Na wybranym przykładzie pokazano w jaki sposób zastosowanie ramienia pomiarowego ze skanerem laserowym może służyć do wspomagania procesu regeneracji. Badania prowadzono w przemysłowych warunkach kuźni matrycowej. Analizę procesu regeneracji prowadzono na każdym z 4 etapów: po zużyciu w procesie kucia, po wstępnej obróbce mechanicznej, po napawaniu regeneracyjnym oraz po wykańczającej obróbce mechanicznej. Wykazano, że skanowanie może być wykorzystywane do opracowania programów wstępnej obróbki mechanicznej, do pomiaru objętości napoin, do określenia wielkości naddatku na obróbkę wykańczającą oraz do weryfikacji skuteczności procesu napawania i kontroli jakości matrycy przed procesem kucia. Uzyskane wyniki potwierdziły skuteczność przeprowadzonej regeneracji. W aspekcie wydajności wykazano, że zbyt wiele materiału napoiny stanowi naddatek pod obróbkę mechaniczną. Z tego powodu obróbka jest czaso- i energochłonna a ok. 68% materiału napoiny stanowi odpad czyli wióry. Przeprowadzona analiza wykazała możliwość zaoszczędzenia do 45% materiału stopiwa przy zastosowaniu rozsądnych naddatków o mniejszej grubości. Wyniki te wskazują na konieczność modyfikacji technologii regeneracji oraz zasadność stosowania napawania zrobotyzowanego, które może zapewnić większą precyzję i powtarzalność przy układaniu ściegów napoiny. Kolejnym etapem badań będzie robotyzacja analizowanego procesu regeneracji matrycy kuźniczej przy wykorzystaniu technologii WAAM.

2

Możliwości zastosowania mas r aplikacyjnych w pomiarze zużycia powierzchni roboczych matryc kuźniczych z głębokimi wykrojami z wykorzystaniem skanowania laserowego 3D

Hawryluk M., Kuran M., Ziemba J., Janik M.

Inżynieria Powierzchni

|

2018

|

nr 4

25--33

PL

W artykule zaprezentowano możliwości zastosowania metody replikowania geometrii narzędzia kształtującego wyrób w procesie kucia dokładanego na gorąco do kontroli cech geometrycznych z wykorzystaniem techniki skanowania laserowego 3D. Spośród kilkunastu mas o rożnych właściwościach i przeznaczeniu, badaniom poddano dwie masy do replikowania o zbliżonych parametrach, którymi wypełniono matrycę kuźniczą o głębokim -wykroju roboczym stosowaną w procesu wyciskania współbieżnego. Uzyskane wyniki wykazały, że w oparciu o wybrane parametry charakteryzujące masy replikacyjne oraz własne badania możliwy jest dobór optymalnej masy dla pomiarów wykonywanych metodą skanowania 3D ze względu na najlepsze odwzorowanie warstwy wierzchniej i zminimalizowanie deformacji pojawiającej się podczas usuwania replik z mierzonych wykrojów roboczych matryc. Zaproponowane podejście wykorzystujące pomiar w technice skanowania 3D mas replikacyjnych powierzchni narzędzi umożliwia przeprowadzanie badań nieniszczących dla pełnych roboczych powierzchni matryc kuźniczych o głębokich wykrojach i -wspomaganie procesu podejmowania decyzji o ich dalszej eksploatacji poprzez miarodajne określenie ich zużycia.

EN

The article presents the possibilities of using the method of replicating the geometry of the tool shaping the product in the hot forging process for the control of geometric features using 3D laser scanning. Out of a dozen or so masses with different properties and purpose, two masses for replication with similar parameters were tested, which were filled with a forging die with a deep working cavity used in the process of forward extrusion. The obtained results showed that on the basis of the selected parameters characterizing replication masses and own test s, it is possible to select the optimal mass for 3D scanning measurements due to the best mapping of the surface layer and the minimization of the deformations occurring when removing the replicas from the measured working cavities of the dies. The proposed approach using measurement in the 3D scanning technique of replicate masses of tool surfaces enables to perform non-destructive testing of full working surfaces of forging dies with deep cavities and to support decision making about their further exploitation by the reliable determination of their wear.

3

Analiza i opracowanie efektywnego sposobu wstępnego nagrzewania narzędzi do kucia na gorąco

Widomski P., Skwarski M., Rychlik M.

Interdisciplinary Journal of Engineering Sciences

|

2017

|

Vol. 5, no. 1

27--32

PL

Artykuł obejmuje przegląd i ocenę dostępnych metod wstępnego nagrzewania narzędzi kuźniczych. Następnie zawiera kompleksową analizę zmian temperatury, jakie zachodzą na powierzchni i bezpośrednio pod powierzchnią matryc kuźniczych podczas wstępnego ich nagrzewania. Dla wybranej metody grzania wstępnego materiałem wsadowym opracowano szczegółowe wytyczne dotyczące sposobu i czasu nagrzewania wkładek matrycowych. Przygotowano również szczegółowe wytyczne grzania narzędzi na dwóch wybranych prasach.

EN

This article contains an overview of available preheating methods which are commonly used in hot forging processes. Then a comprehensive analysis of the temperature changes that occur on the surface and directly below the surface of the forging die was carried out during the preheating process. The temperature measurement was performed with fast thermal camera and a thermocouple inserted inside the tool. The temperature was measured in traditional preheating process, and its value after preheating was about 200ºC, which can be acceptable, however this process was improper, because of possibility of tempering surface layer of forging tool. That’s why new method of preheating tools in contact with heated billets was developed and detailed instructions for time and layout of billets were prepared. The tool temperature was measured also after application of new method presented in this manuscript, and it reached over 200ºC after two preheating cycles. After three cycles of preheating also good results obtained because temperature in surface layer was about 260ºC. In conclusion, method proposed by authors obtained good result, is quite efficient and prevents from tempering of forging tools. Finally, two pre-heating instructions were prepared, for the Massey 2500T press and the Massey 1300T press, which are attached at the end of the manuscript.

4

Ocena wielkości zużycia matrycy do kucia pierścieni synchronizatora na podstawie optycznego skanowania i badań metalograficznych

Pachutko B., Lulkiewicz J.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2016

|

T. 27, nr 2

107--118

PL

W publikacji przedstawiono wyniki optycznego skanowania matrycy do kucia pierścieni synchronizatora typu 682 oraz badań metalograficznych, które przeprowadzono po eksploatacji matrycy. Matrycę wytworzono i eksploatowano w Fabryce Armatur „Swarzędz” Sp. z o.o. Matrycę po ulepszeniu cieplnym azotowano gazowo metodą ZeroFlow w Politechnice Poznańskiej, w procesie dwustopniowym przy następujących parametrach: I stopień: 490°C, 1 h, Np=15 atm-1 II stopień: 550°C, 43,5 h, Np=0,3 atm-1/2. Warstwa azotowana charakteryzowała się twardością przy powierzchni ok. 1000 HV 0,1, grubością wynoszącą 0,25 mm i jedynie drobnymi wydzieleniami azotków żelaza w strefie azotowania wewnętrznego. Technologia azotowana metodą ZeroFlow miała być konkurencyjna do technologii azotowania jarzeniowego prowadzonego w temperaturze ok. 550°C w czasie 10 h pod względem braku występowania siatkowego układu wydzieleń fazy γ’ w strukturze strefy dyfuzyjnej α. We wcześniej prowadzonych badaniach zaobserwowano podatność warstwy azotowanej z siatkowym układem wydzieleń azotków żelaza do jej wykruszania podczas eksploatacji. Optyczne skanowanie matrycy wykonano po procesie azotowania i po eksploatacji matrycy. Planowano wykonanie 3000 sztuk pierścieni synchronizatora na badanej matrycy. Jednak po 2500 cyklach kucia pierścieni stwierdzono wyginanie się kolejnych pierścieni. Dlatego przeprowadzono badania metalograficzne na próbkach wyciętych z matrycy w celu wyjaśnienia przyczyny jej przedwczesnego zużycia. Największe zużycie materiału matrycy wystąpiło w obszarach promienia powierzchni kształtującej powierzchnię pierścienia synchronizatora i krawędzi otworu o średnicy ok. 104 mm. W tych obszarach zaobserwowano największe pęknięcia i największą redukcję grubości warstwy azotowanej.

EN

This publication presents the results of optical scanning of a 682-type die for forging of synchronizer rings and of metallographic examinations, which were performed after exploitation of the die. The die was manufactured and exploited at the Fabryka Armatur “Swarzędz” Sp. z o.o. After heat treatment, the die was subjected to ZeroFlow gas nitriding at the Poznań University of Technology, in a two-step process according to the following parameters: 1st step: 490°C, 1 h, Np=15 atm-1 2nd step: 550°C, 43.5 h, Np=0.3 atm-1/2. The nitrided layer was characterized by near-surface hardness of approx. 1000 HV 0.1, thickness amounting to 0.25 mm, and only fine precipitations of iron nitrides in the interior nitriding zone. ZeroFlow nitriding technology was to be competitive to ion nitriding conducted at a temperature of approx. 550°C over 10 h due 108 Ocena wielkości zużycia matrycy do kucia pierścieni synchronizatora na podstawie... Pachutko Beata, Jarosław Lulkiewicz. 2016. „Ocena wielkości zużycia matrycy do kucia pierścieni synchronizatora na podstawie optycznego skanowania i badań metalograficznych”. Obróbka Plastyczna Metali XXVII (2): 107–118. to the absence of a network of γ’-phase precipitations in the structure of the α diffusion zone. Susceptibility of nitrided layers with a network system of iron nitride precipitations to chipping during operation was observed in earlier studies. Optical scanning of the die was performed after the nitriding process and after exploitation of the die. It was planned to make 3000 synchronizer rings using the studied die. However, after 2500 ring forging cycles, bending of rings was observed. This is why metallographic examinations were performed on specimens cut out from the die in order to explain the causes of its premature wear-out. The greatest die wear occurred in areas of the radius of the surface forming the surface of the synchronizer ring and the edge of the hole with a diameter of approx. 104 mm. The largest cracks and greatest reduction of the nitrided layer were observed in these areas.

5

Nieniszczące badania naprężeń własnych i grubości warstwy azotowanej w matrycy do kucia pierścieni synchronizatorów przed oraz po eksploatacji

Pachutko B., Samolczyk J., Meller G.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2013

|

T. 24, nr 1

15--29

PL

W artykule przedstawiono wyniki nieniszczących badań naprężeń własnych metodą rentgenowską sin2Ψ oraz grubości warstwy azotowanej metodą prądów wirowych w matrycy nr 682/99 do kucia pierścieni synchronizatorów, nowej i po eksploatacji. Nowa matryca charakteryzowała się naprężeniami ściskającymi o wartości na poziomie ok. 500 MPa. W wyniku procesu kucia 3500 odkuwek pierścieni nastąpiła zmiana naprężeń na rozciągające o wartości na poziomie ok. 140 MPa. Zmiana znaku i wartości naprężeń spowodowana była zużyciem powierzchni roboczej wskutek niemal całkowitego starcia warstwy azotowanej oraz zmęczenia cieplnomechanicznego materiału matrycy w badanych obszarach. Zużycie matrycy oceniono na podstawie badań metalograficznych matrycy po eksploatacji. Badania grubości warstwy azotowanej na matrycy nowej i po eksploatacji, przeprowadzone metodą prądów wirowych, potwierdziły skuteczność i selektywność układu pomiarowego przy zastosowanej częstotliwości prądu magnesującego

EN

The paper presents the results of non-destructive testing of internal stresses by the x-ray sin2Ψ method and the thickness of the nitrided layer by eddy current method in synchronizer ring forging die no.682/99, new and after exploitation. The new die was characterized by compressive stresses at the level of about 500 MPa. As a result of forging 3500 ring forgings, the stress has changed into tensile one with the value of about 140 MPa. The change of the stress sign an value was due to the wear of the working surface wear resulting from almost total tear-off of the nitrided layer and thermo-mechanical fatigue of the die material in the tested areas. The die wear has been assessed on the basis of metallographic examinations of the die after exploitation. Examination of the nitrided layer thickness before and after exploitation, performed by eddy current method has proved the effectiveness and selectiveness of the measurement system with the applied frequency of the magnetizing current.

6

Wykorzystanie modelowania fizycznego do określenia rozkładu sił w matrycach do kucia wspornika

Kocańda A.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2007

|

z. 216

41--46

PL

Przedstawiono metodę wyznaczania sił pionowych i bocznych w procesie kucia wspornika. Wykorzystano w tym celu modelowanie fizyczne i dynamometr sześcioosiowy, na którym zamontowano matrycę do kucia. Odkształcaniu poddano przedkuwki z materiału woskowego. Przedstawiono wykres ewolucji wypadkowej sił bocznych ułatwiający wybór konstrukcji matrycy, w której działanie sił bocznych będzie zminimalizowane, co umożliwia otrzymywanie odkuwek o odpowiednio wysokiej dokładności wymiarowej.

EN

A method to determine axial and lateral for ces in bracket lever forging die has been presented. Physical modelling and six-axis transducer have been used in the experiments. Preforms have been made of wax material. As a result of experiments, a diagram showing evolution of lateral forces has been prepared. This diagram could be very helpful in such a die design which would minimize the influence of lateral forces on geometrical accuracy of forgings.

7

An influence of some process parameters on lateral forces in forging dies

Kocańda A., Czyżewski P.

Computer Methods in Materials Science

|

2007

|

Vol. 7, No. 2

208-211

EN

The lateral forces are relatively high in production of nonsymmetrical or extended forgings what results in an offset of the upper and lower dies. Two industrial forging processes for the bracket lever and the valve lever were analyzed. MSC/SuperForge software based on finite yolume method has been used in numerical modeling of the processes. Combined thermo-mechanical numerical analysis took into account all stages of the forging processes. Changes in the inclination of parting line of dies and geometry of preforms resulted in considerable changes in distribution of force components. The results of calculations have been very helpful in finding the process parameters for which the lateral forces were relatively Iow.

PL

Przy kuciu odkuwek wydłużonych i niesymetrycznych występują w wykrojach matryc znaczne siły poprzeczne, które mogą doprowadzić do wzajemnych przesunięć matryc dolnych i górnych, a tym samym - wad geometrycznych odkuwek. W referacie przedstawiono analizę dwóch przemysłowych procesów kucia dźwigni ze stali średniowęglowych. Przeprowadzono modelowanie komputerowe tych procesów metodą objętości skończonych (program MSC SuperForge). Złożona analiza termo-mechaniczna uwzględniła wszystkie etapy procesów. Zmiany w położeniu powierzchni podziału matryc i zmiany geometrii przedkuwek miały duży wpfyw na rozkład sił w matrycach. Wyniki obliczeń były bardzo pomocne w określeniu takich parametrów procesów, przy których siły poprzeczne okazały się najmniejsze.

8

Degradacja powierzchniowa matryc kuźniczych i prognozowanie ich trwałości przy użyciu analizy MES

Šuchmann P., Kešner D.

Inżynieria Powierzchni

|

2006

|

nr 2

68-72

PL

Degradacja powierzchniowa i trwałość matryc kuźniczych stanowią złożony problem, którego prognozowanie jest dość skomplikowane. Intensywność degradacji zależy od wielu czynników, takich jak: temperatura, szybkość formowania czy też geometria matryc i ich materiał. Obecne oprogramowania komputerowe do analizy numerycznej procesów kuźniczych opartej na metodzie elementów skończonych (MES) pomaga w obiektywnym określeniu wpływu w/w czynników na trwałość matryc. Takie podejście umożliwia dokonanie dokładnej oceny stopnia degradacji w różnych miejscach powierzchni narzędzia.

EN

Surface degradation and lifetime of forging dies constitute a complex problem and their prediction is rather complicated. The intensity of the degradation depends on many factors, such as temperature, forming rate, or die geometry and its material. Current computer software for numerical analysis of the forging process based on the finite elements method (FEM) supports objective evaluation of the influence of said factors on the lifetime of dies. This approach allows estimation of the extent of degradation in various places on the tool surface, achieving quite a high accuracy.

9

Wpływ warstw utwardzających na własności eksploatacyjne matryc kuźniczych

Lacki P.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2000

|

T. 11, nr 3

25-31

PL

W pracy zaprezentowano wyniki badań doświadczalnych i analizę numeryczną przepływu ciepła przez pośrednie warstwy utwardzające, naniesione na matryce kuźnicze. Uwzględniono zmianę właściwości przewodzących tych warstw, w zależności od nacisku jednostkowego pomiędzy matrycą a odkuwką oraz różnicy temperatur między nimi. Przedstawiono stanowisko badawcze do pomiaru współczynnika przejmowania ciepła. Wyniki badań doświadczalnych współczynnika przejmowania ciepła opisano wielomianem. Zastosowano obliczenia numeryczne. Praca zawiera przykład praktycznego wykorzystania wyznaczonych wartości w obliczeniach matryc kuźniczych.

EN

In the paper the numerical analysis of influence of contact pressure on the theat transfer in the forging process has been presented. The contact pressure distribution obtained from the simulation of the forging process has been used to analyse the heat transfer between the forging and the tool. The experimental results of the research of influence of contact pressure on the heat flux exchange between two contact surfaces have been shown. The numerical analysis has been performed on the Adina system.

10

Metodyka badań i kryteria oceny materiałów stosowanych na matryce kuźnicze

Gierzyńska-Dolna M.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2000

|

T. 11, nr 3

13-18

PL

W pracy podano wymagane własności stali narzędziowych do pracy na gorąco oraz podano cechy jakościowe, które powinny spełniac warstwy utwardzające. Omówiono oryginalną metodykę badań odporności na zmęczenie udarowe, cieplno-mechaniczne i zużycie, która powinna być stosowana przy ocenie stali narzędziowych. Podano także kryteria oceny jakości stali narzędziowych i warstw utwardzających.

EN

In the paper the desired properties of the hot-work tool steel as well as the quality factors required from the hardening layers have been given. Original methodology of the impact fatigue, thermo-mechanical and wear resistance tests, recommended for the quality assessment of the tool steel and the hardening layer, has been discussed. The criteria of the quality assessment of hot-work tool steel and hardening layers have been presented.

11

Komputerowa analiza zużycia ściernego matryc kuźniczych

Kocańda A., Czyżewski P.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2000

|

T. 11, nr 3

33-36

PL

Przeprowadzono komputerowe modelowanie procesu kucia na gorąco odkuwki osiowosymetrycznej. Określono wielkości nacisków i przemieszczenia odkształcanego metalu w stosunku do powierzchni narzędzia. Na tej podstawie przeanalizowano wielkość zużycia ściernego w trzech krytycznych obszarach wykroju matrycy i porównano ze zużyciem matrycy produkcyjnej.

EN

There has been performed computer simulation of axisymmetrical hot forging process. As the result of calculation by means of FEM, contact pressure as well as sliding distance of deformed material have been determined. Then a wear resistance for three critical points of the die have been analysed and compared with the wear of real production die.

12

Badania nad poprawą trwałości matryc kuźniczych

Szyndler R.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2000

|

T. 11, nr 3

18-23

PL

W pracy opisano warunki cieplno-mechaniczne pracy matryc kuźniczych do kucia matrycowego na gorąco. Przedstawiano wyniki symulacji numerycznej obciążenia mechanicznego wkładek matrycowych i rozkładu temperatury w odkuwce w czasie kucia. Scharakteryzowano również wybrane metody umacniania warstw wierzchnich wykrojów matrycowych, w tym obróbkę plazmową i laserową oraz napawanie łukowe.

EN

Thermo-mechanical conditions of the operation of forging dies used for hot die forging process are described in the paper. The results of numerical simulation of mechanical load acting on die inserts as well as temperature distribution in the forging during deformation process are presented. The selected methods of stregthening of surface layers of die impressions are characterized, including plasma treatment, laser treatment and arc surfacing.