Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Numerical and experimental study on forming preforms in a CNC skew rolling mill

Pater Zbigniew, Tomczak Janusz, Bulzak Tomasz, Walczuk-Gągała Patrycja

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2022

|

Vol. 22, no. 1

art. no. e54, 2022

EN

This paper relates to a study on the formation of elongated preforms in a CNC skew rolling mill. First, a numerical analysis was performed to investigate forming processes for three different parts: a scraper, a connecting rod, and a hook. The shapes and dimensions of preforms were designed, and rolling and closed-died forging processes for producing these parts were simulated numerically. Distributions of temperature, effective strain and damage function were determined for rolled preforms. Loads and torques in the rolling process were measured. It was found that the forming process of preforms performed in a CNC skew rolling mill was characterized by relatively low force parameters in relation to the dimensions of formed parts. Numerical simulations of the forging process showed that all forged parts had the required shape, which indicates that the preforms were designed correctly. Following the numerical analysis, experiments were performed in which the preforms were rolled under laboratory conditions (in a scale of 1:2). Experimental results demonstrated that the rolled parts had no internal defects (cracks) and were characterized by high dimensional accuracy.

2

Conical Pick Production Process

Bołoz Łukasz, Kalukiewicz Antoni, Galecki Greg, Romanyshyn Liubomyr, Romanyshyn Tara, Barrionuevo-Giménez Rafael

New Trends in Production Engineering

|

2020

|

Vol. 3, Iss. 1

231--240

EN

One of the basic methods of mechanical rock mining is cutting, which faces increasingly difficult working conditions. Despite the rapid development of machines used in underground and opencast mining as well as in tunnel building, construction industry and road engineering, the problem of insufficient durability of mining tools remains unsolved. In addition to drilling and, to a lesser extent, planing, cutting provides a huge market for tools. Currently, the process of cutting is mainly based on conical picks. The cutterheads of cutting machines are equipped with several dozen, and frequently – more than one hundred conical picks, which, due to their workability and abrasiveness, sometimes work only a few hours. There is a market demand for over two hundred models of conical picks. This is due to the huge variety of shapes and sizes of picks as well as the methods of their mounting in the holder. The article briefly presents various solutions of conical picks, their construction, methods of protection, dimensions and materials used. Next, based on materials produced by ZWM Carbonex, the classic method of their manufacture using the turning technology has been described. The authors have also presented briefly the use of die forging for the large-scale production of picks, applied by Górnicza Fabryka Narzędzi Sp. z o.o.

3

Formalizacja zapisów wiedzy metalurgicznej na potrzeby systemówekspertowych

Mrzygłód Barbara

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2020

|

Vol. 87, nr 4

69--74

PL

Celem pracy było opracowanie metodologii formalizacji wiedzy metalurgicznej na potrzeby wykorzystania jej do tworzenia komputerowych reprezentacji wiedzy dla systemów ekspertowych. Osiągniecie celu wymagało rozwiązania problemów: identyfikacji źródeł wiedzy, pozyskiwania wiedzy, integracji wiedzy, doboru formalnej metody reprezentacji wiedzy a także opracowania jej komputerowej reprezentacji. Jako formę reprezentacji wiedzy wykorzystano sztuczne sieci neuronowe i wskazano na możliwość ich wykorzystania do wspomagania dwóch procesów metalurgicznych, tj. procesu wytwarzania materiałów odlewanych z żeliwa sferoidalnego oraz procesu kucia matrycowego, jednego z procesów przeróbki plastycznej metali.

EN

The aim of the study was to develop a methodology to formalize metallurgical expertise for the purpose of using it to create computer representations of knowledge for expert systems. Achieving the goal required solving problems: identifying knowledge sources, acquiring knowledge, integrating knowledge, choosing a formal method of knowledge representation, and developing its computer representation. As a form of knowledge representation, artificial neural networks were used and the possibility of their use was indicated to support two metallurgical processes, i.e. the process of manufacturing ductile iron cast materials and matrix forging process, one of the metal forming processes.

4

Modelowanie numeryczne procesu kucia matrycowego na gorąco odkuwki adaptera

Hawryluk Marek, Polak Sławomir, Zwierzchowski Maciej, Gronostajski Zbigniew, Rychlik Marcin, Ziemba Jacek

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2019

|

R. 64, nr 1

14--20

PL

Artykuł dotyczy modelowania numerycznego procesu kucia elementu typu adapter – odkuwki wydłużonej z występem na końcu realizowanego na prasie korbowej w matrycach otwartych na gorąco. Termomechaniczny model kucia uwzględniający zmianę wielkości ziarna oraz rekrystalizację materiału odkuwki opracowano przy użyciu oprogramowania Qform 7. W wyniku przeprowadzonego modelowania uzyskano, m.in.: rozkłady temperatur dla odkuwki i narzędzi oraz odkształceń plastycznych (uwzględniających zjawiska aktywowane cieplnie), zmiany wielkości ziarna oraz przebiegów sił kucia. Otrzymane wyniki pozwalają na pełną analizę procesu kucia, w tym: wpływu czasu i temperatury odkształcania na wielkość ziarna w materiale odkuwki.

EN

The article concerns the numerical modeling of the process of forging an adapter-type element forgings elongated protrusion at the end of the crank carried on the press dies in hot open. Thermomechanical forging model including grain size change and recrystallization of forging material was developed using Qform 7 software. As a result of the modeling, among others: temperature distributions for forging and tools as well as plastic deformations (taking into account thermally activated phenomena), grain size changes and waveforms forging forces have been determined. The obtained results allow for a full analysis of the forging process, including: the influence of time and temperature of deformation on the grain size in the forging material.

5

Effect of forging sequence on evolution of parameters controlling microstructure in multistage drop forging process

Skubisz Piotr, Lisiecki Łukasz, Majta Janusz, Krzysztof Muszka

Computer Methods in Materials Science

|

2019

|

Vol. 19, No. 3

81--88

EN

The study presents the comparative analysis of competitive techniques of forging and its effect on microstructure. Numerical modeling of temperature and strain fields let theoretical prediction of the microstructure development in multi-stage drop forging process consisting of progressive sequence of multiple blows in preforming and die-impression forging operations. The aim of the modeling was prediction of the parameters of austenite in as-forged condition, prior to direct cooling and microstructure parameters of transformation products. Dynamic recrystallization kinetics were analyzed with use of Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov (JMAK) model, taking advantage of numerically calculated of temperature, strain and strain-rate in selected location in the volume of the part. The obtained results show the possibility of look-ahead microstructure prediction in multi-stage hammer-forging process and form the basis for comprehensive selection of the forging process parameters aimed at producing required microstructure and its uniformity in the bulk.

PL

W pracy przedstawiono analizę porównawczą trzech sposobów kucia wielowykrojowego, która obejmuje dwa aspekty: 1) wpływ technologii na wskaźniki techniczno-ekonomiczne i siłowo-energetyczne oraz 2) rozkład w objętości i zmiany w czasie parametrów termo-mechanicznych, wpływających na kinetykę zjawisk dynamicznych w odkształcanym materiale oraz jakość odkuwki. Na podstawie wyników modelowania numerycznego oceniono wpływ zmian w technologii kucia na rozkład odkształceń, prędkość odkształcenia oraz temperatury w reprezentatywnych przekrojach odkuwki. Na ich podstawie wykonano modelowanie rozwoju mikrostruktury, oparte o klasyczne modele zarodkowania i rozrostu ziarna podczas rekrystalizacji dynamicznej i przemiany dyfuzyjnej przechłodzonego austenitu w oparciu o model JMAK. Jak wskazują wyniki modelowania, zmiany sposobu lub warunków kucia matrycowego stwarzają możliwości istotnego oddziaływania na rozkład odkształceń i silnie wpływają na temperaturę w objętości okuwki. To z kolei, może być wykorzystane do zniwelowania niekorzystnego wpływu warunków odkształcania na mikrostrukturę lub jej poprawy. Przedstawione wykresy pokazują istotne zmiany wielkości ziarna wraz z progresją odkształcenia w analizowanych punktach odkuwki. Jak widać, kształt odkuwki nie sprzyja uzyskaniu jednorodnego odkształcenia. Relatywnie małe odkształcenie podczas wstępnego spłaszczania pręta poprzedzający kilkunastosekundowy okres działania wysokiej temperatury, do momentu matrycowania, sprawia, że w obszarze zgrubienia prognozowane jest największe ziarno. Największe odkształcenie występuje w obszarze trzonu, jednakże sposób wstępnego kształtowania przedkuwki tego fragmentu odkuwki skutkuje przesunięciem w czasie odkształceń cząstkowych, przez co nawet na długości trzonu mogą wystąpić zmiany mikrostruktury. Zróżnicowanemu odkształceniu w zgrubieniu oraz trzonie odkuwki towarzyszą duże różnice prędkości odkształcenia, co przekłada się na kumulację odkształcenia w czasie. Analiza rozwoju mikrostruktury pozwala na odpowiednią korektę warunków kontrolowanego chłodzenia dla charakterystycznych fragmentów odkuwki, jak również odpowiednią korektę sekwencji i warunków realizacji kolejnych operacji kucia.

6

Additive manufacturing in assisting planning of prototyping and closed – die forging

Szczepanik Stefan, Nikiel Piotr

Computer Methods in Materials Science

|

2019

|

Vol. 19, No. 3

131--137

EN

The steps in the current additive manufacturing processing sequence are: conceptualization and CAD, conversion to STL, transfer and manipulation of STL file on an AM machine, machine setup, prototyping (additive manufacturing) of part, removal from machine and clean up, post-processing of the part. Modifications can be then made to satisfy the criteria of shape, stress and strain state and temperature distribution during processing. An example of this procedure is presented for a cup holder printed in 2 polymers. Modification to this procedure for metal printing is now presented: initially printing a polymer prototype. The methodology of planning the prototyping process and of closed die forging technology by applying 3D printing are described. For a con rod: preform, die and the forging models, based on CAD documentation and STL file, were initially 3D printed from a polymer in processing steps. Optimization was carried out prior to the expensive metal printing. It is shown that to optimize shape of the manufactured part, simulation is a key step of planning prototyping and forging technology.

PL

Prototypowanie i projektowanie kucia matrycowego z zastosowaniem druku 3D składa się z następujących etapów: opracowanie koncepcji i modelu CAD, konwertowanie modeli CAD do formatu STL, definiowanie parametrów druku, drukowanie i obróbka wykańczająca wydruku. Modyfikowanie modeli odbywa się przy założonych kryteriach dotyczących kształtu, stanu naprężenia i odkształcenia oraz rozkładu temperatury. Przedstawiono procedurę wykonania prototypu uchwytu na kubek z dwóch polimerów oraz opracowanie procesu kucia matrycowego odkuwki korbowodu. Zastosowano metodę Riebielskiego do projektowania procesu kucia matrycowego korbowodu z przedkuwki walcowanej. Opracowano dokumentację CAD wyrobu, przedkuwki, odkuwki oraz matryc do kucia. Poprawność opracowanej technologii weryfikowano z zastosowaniem programu Simufact Forming. Po dokonanych korektach przedkuwki uzyskano spełnienie kryteriów i wykonano w technologii druku 3D model matryc, modele przedkuwki i odkuwki korbowodu. Wykazano, że symulacja jest kluczowa do optymalizowania kształtu wyrobów przy opracowaniu prototypów i technologii kucia.

7

Analiza trwałości wkładek matrycowych do kucia na gorąco widłaka wykonanych ze stali 1.2343 i UNIMAX

Gronostajski Z., Widomski P., Kaszuba M.

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2018

|

R. 63, nr 8

9--18

PL

Artykuł dotyczy zagadnienia trwałości narzędzi kuźniczych stosowanych w przemysłowym procesie kucia na gorąco. W pracy opisano próbę poprawy trwałości narzędzi przez dobór materiału narzędziowego. W pierwszej kolejności dokonano dokładnej analizy warunków pracy badanych narzędzi. W tym celu wykonano pomiary termowizyjne oraz przeprowadzono modelowanie numeryczne analizowanego procesu. Następnie przeprowadzono szczegółową analizę zużytych narzędzi wykonanych z obecnie stosowanej stali 1.2343. Na podstawie uzyskanych wyników i obserwowanego zużycia, podjęto decyzję o doborze innej stali narzędziowej o handlowej nazwie UNIMAX. W czasie testów eksploatacyjnych narzędzia wykonane ze stali UNIMAX umożliwiły kucie dwukrotnie większej liczby odkuwek. Ostatecznie efekt zwiększenia trwałości zweryfikowano przez przeprowadzenie kompleksowych badań narzędzi po ich eksploatacji. Badania te obejmowały: pomiar geometrii zużycia przez skanowanie 3D, badania mikroskopowe optyczne i SEM oraz badania mikrotwardości.

EN

This manuscript covers the results of the tool durability test performed to evaluate the tool’s material impact on the wear resistance of die inserts used in industrial hot forging process. First, the parameters of the forging process were measured and determined by FEM simulations to identify the working conditions of tools in the selected forging process. Next, the commonly used tools made 1.2343 steel were analyzed, because of its too low durability. For the purpose of comprehensive analysis of tool wear the 3D measurement was done using the measuring arm Romer Absolute 7520SI with RS3 laser scanner. Authors performed microscopic and SEM wear analysis to understand the reason of occurring wear. Base on the obtained results, the original steel material was replaced by different tool steel with the name Unimax, being produced by Böhler Uddeholm. Tools made of new material allowed to produce double number of forgings (16 000 pcs.), thanks to much higher durability. This effect was tested on many tools, from which one representative was selected for detailed investigations. Ultimately, the effect of increased durability was verified by carrying out comprehensive testing of selected tool made of Unimax and comparing it to the tool made of 1.2343 steel after finishing their exploitation. These tests included measurements of geometric wear by 3D scanning, optical and SEM microscopy and microhardness tests. The study explained the reasons for the increase in durability due to the material properties of the tool steels as well as the effectiveness of the applied heat treatments.

8

Modelowanie numeryczne procesu kucia na gorąco odkuwki piasty

Hawryluk M., Rychlik M., Gronostajski Z., Nowak B., Ziemba J., Kondracki P., Zwierzchowski M., Kaszuba M., Widomski P.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2018

|

Vol. 85, nr 1

27--31

PL

W pracy przedstawiono wyniki modelowania numerycznego procesu kucia matrycowego na gorąco odkuwki piasty w celu analizy i poprawy przemysłowego procesu jej wytwarzania. Termomechaniczny model kucia odkuwki piasty z odkształcalnymi narzędziami opracowano przy użyciu oprogramowania Qform 7. Do opracowania i budowy modeli CAD narzędzi kuźniczych wykorzystano program Catia V5R20, firmy Dassault Systemes. Uzyskane wyniki z symulacji numerycznych dotyczyły, m.in. analizy: rozkładów pola temperatur, odkształceń plastycznych, sposobu wypełnienia wykroju dla odkształcanego materiału odkuwki, a także sił kucia oraz analizy rozkładu naprężeń stycznych i normalnych we wkładkach matrycowych celem identyfikacji miejsc najbardziej narażonych na zużycie lub pękanie. Otrzymane rezultaty porównano z przemysłowym procesem kucia i na tej podstawie wprowadzono korekty wynikające z modelowania numerycznego.

EN

The paper presents the results of numerical modeling of the hot die forging process of hub in order to analyze and improve the industrial process of its manufacture. Thermo-mechanical model of hub forging with deformable tools was developed using the software Qform 7. To develop and build CAD models of forging tools used in Catia V5R20 sofware of Dassault Systemes. The obtained results from numerical simulations concerned, among others analysis of temperature distributions, plastic deformation, the way of deformed material flows, as well as forging forces and analysis of the distribution of mean and normal stresses in die inserts to identify areas most exposed to wear or cracking. The obtained results were compared with the industrial forging process and on this base the corrections resulting from numerical modeling were introduced.

9

Analiza warunków termicznych w procesie kucia na gorąco odkuwki wydłużonej z występem

Barełkowski A., Jaśkiewicz K., Zwierzchowski M., Gronostajski Z.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2018

|

Vol. 85, nr 8

267--270

PL

W pracy przedstawiono wyniki pomiarów temperatury w czasie procesu kucia odkuwki wydłużonej z występem. Celem pracy było zebranie dokładnych danych, które w dalszym etapie umożliwią prawidłowe zaprojektowanie procesu obróbki cieplnej bezpośrednio z temperatury kucia. Dane dotyczące temperatury zebrano przy użyciu kamery termowizyjnej oraz systemu pomiarowego wykorzystującego kontaktowe czujniki temperatury (termopary). Dodatkowo przeprowadzono badania mikrostruktury po każdym etapie procesu. Zebrane wyniki, w połączeniu z analizą numeryczną uwzględniającą zmianę mikrostruktury pozwolą na wyznaczenie właściwych parametrów obróbki cieplnej.

EN

The work presents the results of temperature measurements during the forging process of the elongated forging with the protrusion. The aim of the work was to collect accurate data, which in the further stage will allow for proper design of the heat treatment process directly from the forging temperature. Temperature data was collected using the thermal imaging camera and the measuring system using contact temperature sensors (thermocouples). Additionally, microstructure tests were carried out after each process step. The collected results will allow, in combination with a numerical analysis taking into account the change of microstructure, to determine the appropriate parameters of heat treatment.

10

Technologie wytwarzania półfabrykatów wałków rozrządu do silników okrętowych

Panasiuk K.

Zeszyty Naukowe Akademii Morskiej w Gdyni

|

2017

|

nr 100

152--163

PL

W artykule podjęto kwestię wytwarzania półfabrykatów wałków rozrządu do silników okrętowych. Wyjaśniono pojęcia oraz przekazano istotę technologii kucia. Scharakteryzowano kucie swobodne i matrycowe oraz maszyny i narzędzia stosowane w tym procesie technologicznym. Opisano też sposoby odlewania wałków rozrządu i wytwarzania półfabrykatów, ich modelowania za pomocą właściwych obrabiarek i nowych technologii – hydroforming.

EN

The paper presents the production of semi-finished camshafts for marine engines. It explains the concept and shows the essence of forging technology. Hammer forging and stamping as well as machines and tools used in this process are characterized. The article also describes methods of casting camshafts and production of semi-finished products, their modeling using appropriate slicers and new technology – hydroforming.

11

Analiza przyczyn występowania nagłych uszkodzeń narzędzi kuźniczych

Hawryluk M., Widomski P., Ziemba J.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2017

|

T. 28, nr 1

75--92

PL

Artykuł dotyczy analizy przyczyn występowania przedwczesnych uszkodzeń i awarii matryc i stempli we wczesnym etapie ich eksploatacji, w odróżnieniu od „typowego”, przewidywalnego i postępującego zużycia narzędzi i oprzyrządowania kuźniczego. Obecnie w Europie i na świecie prowadzi się liczne badania zmierzające do podniesienia trwałości narzędzi kuźniczych. Trwałość najczęściej określana jest liczbą wyprodukowanych przez dane narzędzie, prawidłowych pod względem geometrycznym i jakościowym, odkuwek. Przyjmuje się, że w przypadku narzędzi stosowanych w procesach kucia na gorąco średnia trwałość wynosi około 5000 odkuwek, a czynniki i mechanizmy powodujące skrócenie czasu eksploatacji są dosyć dobrze przeanalizowane. Natomiast w literaturze przedmiotu niewiele miejsca poświęca się przedwczesnym uszkodzeniom oprzyrządowania kuźniczego. Przedstawiona w pracy analiza licznych takich przypadków, a także doświadczenia autorów wskazują, że najczęstszą przyczyną nagłej awarii są problemy związane z niewłaściwą obróbką cieplną (38%), obróbką mechaniczną powierzchni narzędzi (21%), materiałem narzędziowym (16%), błędami wynikającymi z niewłaściwego przygotowania narzędzi do eksploatacji (15%), nieodpowiednio opracowaną technologią kucia (6%) oraz inne przyczyny (4%). Należy podkreślić, że istotny wpływ na przedwczesne zużycie ma także czynnik ludzki, który niejednokrotnie w sposób świadomy lub nieświadomy przyczynia się do wystąpienia nieoczekiwanego zdarzenia powodującego nagłe uszkodzenie lub inną nieprzewidzianą awarię. Przedstawiona analiza ma przyczynić się do rozpoznania przyczyn tego rodzaju uszkodzeń oraz do skutecznej ich eliminacji.

EN

The article presents an analysis of the causes of the occurrence of premature damage and failure of dies and punches at an early stage of operation, as compared to the “typical”, predictable and proceeding wear of forging tools. At present, in Europe and the world, numerous studies are being performed aiming at increasing the durability of forging tools. The latter is usually determined by the number of forgings properly produced by the given tool in respect of geometry and quality. It is assumed that, in the case of tools used in hot forging processes, the average tool life is about 5000 forgings, and the factors and mechanisms shortening the operation time have been quite well analyzed. In turn, the subject literature provides little information on preliminary damage of forging instrumentation. An analysis of such numerous cases presented in the study as well as the authors’ experience point to the fact that the most common cause of rapid failure are problems connected with inappropriate thermal treatment (38%), improper mechanical treatment of tool surfaces (21%), faulty tool material (16%), errors resulting from the tools’ improper preparation for work (15%), inappropriately elaborated forging technology (6%) and others (4%). It should be emphasized that preliminary wear is also significantly affected by the human factor, which, often, consciously or unconsciously, contributes to the occurrence of an unexpected event causing rapid damage or failure. The presented analysis aims at contributing to the recognition of the causes of such type of damage as well as their effective elimination.

12

Analiza numeryczna procesu kucia matrycowego na gorąco odkuwki wydłużonej z występem na końcu

Hawryluk M., Rychlik M., Krawczyk J., Gronostajski Z., Nowak B., Jabłoński P.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2017

|

Vol. 84, nr 8

317--321

PL

W pracy przedstawiono wyniki modelowania numerycznego procesu kucia odkuwki wydłużonej z występem na końcuadaptera realizowanego na prasie korbowej w matrycach otwartych na gorąco. Celem analizy była poprawa przemysłowego procesu wytwarzania odkuwki. Termomechaniczny model kucia odkuwki adaptera z odkształcalnymi narzędziami opracowano przy użyciu oprogramowania Qform 7. Do zbudowania modeli narzędzi kuźniczych wykorzystano program Catia V5R20. W wyniku przeprowadzonego modelowania uzyskano, m.in.: rozkłady odkształceń plastycznych i temperatur dla odkuwki i narzędzi oraz dodatkowo rozkładu naprężeń średnich i zastępczychw matrycach oraz przebiegów sił kucia. Otrzymane wyniki pozwalają na pełną analizę procesu kucia, w tym:identyfikację potencjalnych wad odkuwki (zakuć) oraz obszarów narzędzi najbardziej podanych na uszkodzenie. Wykorzystanie uzyskanych wyników z modelowania numerycznego pozwoliło na poprawę i wprowadzenie usprawnień w przemysłowym procesie kucia.

EN

The paper presents the results of numerical modeling of the forging process of the forging with elongated end-piece – an adapter made on crank press in hot dies with flash. The objective of the analysis was to improve the industria lforging process.Thermomechanical model of adapter forging with deformabletoolsdevelopedusing the software Qform 7. To buildmodels of forging tools used in the program Catia V5R20.As a result of the modeling was obtained: distributions of plastic deformations and temperatures for forgings and tools and additionally distribution of meanand von Misses stresses in dies and as well forging forces.The obtained results allow for a full analysis of the forging process, including: identification of potential defects of forgings (laps) and areas of the tools most reported for damage. Using the resultsof numerical modeling was allowed to improve and putim provements in the industrial forging process.

13

A durability analysis of forging tools for different operating conditions with application of a decision support system based on artificial neural networks (ANN)

Hawryluk M., Mrzygłód B.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2017

|

Vol. 19, no. 3

338--348

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań, dotyczące, procentowego udziału mechanizmów niszczących dla dwóch typowych wariantów eksploatacji narzędzi kuźniczych: smarowanych i chłodzonych oraz bez smarowania. Prezentowane wyniki pochodzą z opracowanego przez autorów systemu wspomagania decyzji (SEPEK-2) działającego w oparciu o sztuczną sieć neuronową. Wiedza o analizowanym zagadnieniu trwałości narzędzi kuźniczych, potrzebna do procesu uczenia sztucznej sieci neuronowej zawarta była w zestawie danych uczących, pochodzących z kompleksowych badań, zrealizowanych w warunkach przemysłowych. Zestaw danych uczących obejmował zbiór 450 rekordów wiedzy. W pracy przestawiono proces pozyskiwania wiedzy, przyjętą architekturę sieci neuronowej oraz parametry opracowanej sieci. Przeprowadzona globalna analiza wyników generowanych przez opracowany system, dla trwałości traktowanej jako zwiększająca się liczba odkuwek (od 0 do 25000 sztuk), wykazała że dla narzędzi smarowanych i chłodzonych dominującym mechanizmem jest zmęczenie cieplno-mechaniczne, a nie zużycie ścierne, które rzeczywiście dominuje w procesach kucia dla narzędzi niechłodzonych i niesmarowanych. Należy podkreślić, że zdecydowana większość opracowań z tego obszaru przypisuje, że to zużycie ścierne jest dominujące, a jak wykazały wyniki badań i analiz dla wybranych reprezentatywnych procesów kucia, przy wykorzystaniu systemu wspomagania decyzji opartego o SNN, to zmęczenie cieplno-mechaniczne jest dominujące w tych procesach. Jednakże ze względu na łatwą mierzalność oraz popularnie stosowane modele zużycia ściernego, bazujące na modelu Archarda, to właśnie zużyciu ściernemu przypisuję się największy udział, choć w rzeczywistości dla narzędzi smarowanych i chłodzonych zmęczenie cieplno-mechaniczne wzmaga ów efekt przypisywany zużyciu ściernemu. Natomiast ogólnie przyjęty pogląd jest słuszny, w przypadku narzędzi niesmarowanych. co potwierdziły także analizy przy wykorzystaniu SNN.

EN

The paper presents the results of research concerning the percentage participation of destructive mechanisms for two typical variants of exploitation of forging tools: lubricated and cooled, and without lubrication. Discussed results come from the developed by the authors the decision support system (SEPEK-2) based on artificial neural network. The knowledge about the durability of forging tools needed for learning artificial neural network was included in the training data set, from comprehensive studies, carried out in industrial conditions. Set of training data set included 450 records of knowledge. The paper presents the process of acquiring knowledge, adopted neural network architecture and parameters developed network. Carried out a global analysis of the results generated by the developed system for the durability of forging tools treated as the maximum number of produced forgings to their destruction (from 0 to 25,000 items), showed that for the lubricated and cooling tools the dominant mechanism is thermo-mechanical fatigue, and do not abrasive wear, which actually dominates in the process of forging tools for uncooled and unlubricated tools. It should be emphasized that the overwhelming majority of studies in this area is attributed that to abrasive wear is dominant, and as shown by the results of research and analysis for the selected representative forging processes, with the use of decision support system based on ANN, the fatigue a thermo-mechanical is dominant in these processes. However, due to the easy measurability and commonly used models wear, based on the model of Archard, it is abrasive wear assigned the largest participation. In fact, for the tool lubricated and cooled tools a thermo-mechanical fatigue intensifies this effect attributed to abrasive wear. While the generally accepted view is correct, in the case of tools unlubricated, as confirmed by the analysis using ANN.

14

The flow line evolution of hot open ACDR process for titanium alloy discs

Zheng Y., Liu D., Zhang Z., Yang Y., Ren L.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2017

|

Vol. 17, no. 4

827--838

EN

Compared with traditional forging of titanium discs, the particular advantage for ACDR (axial closed die rolling) process is saving forming loading, but the weighted coefficient of compression and torsion happened on ACDR process show ambiguous even at the same axial forging ratio. Summed up from previous research, plastic yield process at ACDR forming is not only affected by the main stress caused from axial deformation, but also affected by shear stress from circumferential deformation. Flow line evolution as one of the manifestations, especially the circumferential deformation, should be studied to as basic theory to predict metal flow order, furthermore to define the deformation extent during ACDR process. Thus, this article presents flow line evolution laws with the three directions under different process conditions, emphasizing the difference of flow line evolution at different processing and the influence of process parameters associated with circles number n with the each direction. To achieve this purpose, numerical simulation with the essential boundary condition has been built. By means of systematic studying and discussing among deformation modes (stamping/machining, forging, high-pressure torsion, ACDR forming) and the process parameters (n, η, v, ω), the evolution law of flow line during hot ACDR on titanium alloy discs is achieved.

15

Badania nad opracowanie materiałów wsadowych na bazie miedzi do produkcji nowej generacji typoszeregu nośno-przewodzącego osprzętu tramwajowego

Kisielewicz G., Zasadzińska M., Kordaszewki Sz., Korzeń K., Ściężor W., Jabłoński M.

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2016

|

R. 61, nr 11

490--494

PL

Na Wydziale Metali Nieżelaznych Akademii Górniczo-Hutniczej im. Stanisława Staszica we współpracy z firmą produkcyjną KUCA, w ramach projektu INNOTECH III, prowadzone były badania nad opracowaniem oraz wdrożeniem do produkcji, nowej generacji typoszeregu nośno-przewodzącego osprzętu tramwajowego przy wykorzystaniu nowoczesnej metody odlewania ciągłego materiałów wsadowych na bazie miedzi, kucia matrycowego otrzymanych odlewów dla zaprojektowanych i zbadanych prototypów geometrii osprzętu oraz końcowej obróbki cieplnej uzyskanych odkuwek. W ramach prowadzonych prac, w pierwszej kolejności szczegółowo przeanalizowane zostały dotychczasowe rozwiązania konstrukcyjne i materiałowe stosowane w tramwajowych sieciach trakcyjnych, a następnie na podstawie uzyskanych wyników badań, opracowano wytyczne do projektowania nowej generacji osprzętu. W pierwszym etapie prac teoretyczno-doświadczalnych wytypowano kilka gatunków materiałów, dla których przeprowadzono badania umożliwiające weryfikację ich przydatności do celów projektu. Przeprowadzone badania obejmowały analizę własności materiałowych oraz cech eksploatacyjnych, analizę ekonomiczną oraz analizę dostępności i pozwoliły na wytypowanie 3 gatunków mosiądzów: stopów CuZn37, CuZn16Si4 oraz CuZn40Pb2. Dodatkowo podjęto badania umożliwiające określenie możliwości wykorzystania stopów miedzi z dodatkiem nanomateriałów węglowych o bardzo wysokich własnościach elektrycznych oraz wytrzymałościowych (grafen, nanorurki węglowe, stopy Cu-Ag).

EN

At the Faculty of Non-Ferrous Meta/s AGH in collaboration with the KUCA manufacturing company, within the framework ofthe INNOTECH III cali, a research project is carried out on the development and implementation for manufacturing of a new generation ser/es ofsupporting and conductive tramway equipment utiiizing modern continuous casting method of copper based ingot matehals, die forging of obtained castings for designed and tested geometry prototypes of equipment as well as a finał heat treatment of obtained forgings. The existing design solutions and rnaterials used in tramway traction have been thoroughly analyzed as the first port of the work. On the basis of the obtained results, the guidelines for the design of a new generation of equipment have been developed. In the first stage of theoretical and experimental research few materiał types were identified which have been subjected to further i/eri/ication from the suitability for the project point of view. The study which included physical properties and performance as well as economic and availability analysis allowed to nominale three brass types, namely CuZn37, CuZn 76S/4 and CuZn40Pb2 alloys. In addition, the studies to determine the potential utiiization ofcopper alloys with the addition of carbon nanomaterials with very high strength and electrical properties, i.e. graphene and carbon nanotubes CNTs as well as Cu-Ag alloys have also been undertaken.

16

Właściwości mechaniczne i mikrostruktura odkuwek matrycowych ze stopów magnezu

Migas D., Kuc D., Drozdowski K.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2016

|

Vol. 83, nr 9

417--419

PL

Artykuł obejmuje analizę struktury oraz właściwości mechanicznych odkuwek klamek wykonanych przez Zakład Obróbki Plastycznej Sp. z.o.o. w Świdniku ze stopów magnezu: MgAl4Zn oraz WE43. Klamki odkute zostały przy użyciu prasy śrubowej F1736A oraz młota kuźniczego MPM3150. Badanie właściwości wytrzymałościowych obejmowało pomiary twardości metodą Vickersa oraz statyczną próbę rozciągania. Stwierdzono, że uzyskane odkuwki ze stopu Ma2 (Mg4AlZn) mają właściwości mechaniczne zgodne z warunkami technicznymi odbioru. Określono możliwe przyczyny powstałych wad odkuwek ze stopu WE43.

EN

Article microstructure analysis and mechanical properties of forged handles made of magnesium alloys: MgAl4Zn and WE43. Handles was manufactured in Zakład Obróbki Plastycznej Sp. z.o.o in Świdnik. Subjects of evaluation was forged using screw press F1736A and hammer MPM3150. Mechanical properties examination included: Vickers hardness test and tensile test. It was found that forging from Mg4AlZn alloy have comparable properties with technical requirements. Potential reasons of WE43 forgings was determined.

17

Obecność fazy ciekłej w obszarze kontaktu narzędzia z odkuwką ze stopu tytanu jako źródło katastrofalnego mechanizmu zużycia

Frocisz Ł., Krawczyk J., Tokarski T., Cios G., Paćko M.

Tribologia

|

2015

|

nr 4

57--65

PL

Celem niniejszej pracy było określenie mechanizmu zużywania się materiału matrycy, jak i odkuwki tytanowej podczas procesu kucia matrycowego. Materiałem do badań była stal narzędziowa 55NiCrMoV7 z warstwą napawaną o pod-wyższonej zawartości Cr i Mo oraz odkuwka ze stopu Ti6Al4V. W wyniku kucia w temperaturze 940ºC na powierzchni obu materiałów pojawiły się wyraźne wy-żłobienia. Analiza metalograficzna pozwoliła stwierdzić, iż na powierzchni materiałów występują porowate struktury tlenkowe. Analiza chemiczna z tych obsza-rów wykazała obecność w produktach zużycia występujących na materiale matrycy – zwiększonej zawartości tytanu i aluminium. Wzajemne mieszanie materiału odkuwki i matrycy skutkowało powstaniem na powierzchni materiału niskotopliwej eutektyki. Zwiększenie temperatury na powierzchni styku najprawdopodob-niej związane było z efektem egzotermicznym od odkształcenia, jak i tarciem występującym podczas procesu kucia. Zwiększony udział fazy α na powierzchni odkuwki skutkował powstawaniem w obszarach przypowierzchniowych siatki pęknięć. Pęknięcia te powodowały dodatkową intensyfikację procesu zużycia.

EN

The wear mechanisms of titanium alloy forging and tool steel used for die forging are presented. Materials for the investigations were 55NiCrMoV7 tool steel and Ti6Al4V titanium alloy. The die forging process was performed at 940ºC on backward hammer BECHE. On the surface of the die and forging, a groove net was observed after the process. Metallographic analysis indicated the presence of oxidation products on the surfaces of the tested materials. A net of micro-cracks and an increase in the α phase volume fraction was observed in the subsurface area of the titanium alloy. Chemical microanalysis from the die surface area and on the cross section revealed the presence of titanium and aluminium in the wear products. Mutual mixing of materials resulted in the formation of low-temperature eutectics on the surfaces. The exothermic effect of titanium alloy plastic deformation and the friction resulted in a temperature increase. The liquid phase cased gridding of materials surfaces. The higher volume fraction of the α phase and presence of cracks in the subsurface area of titanium alloy also probably intensify wear.

18

Analiza procesu kucia matrycowego elementów z trudno odkształcalnych stopów magnezu pod kątem występowania pęknięć

Lisiecki Ł., Skubisz P.

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2015

|

R. 60, nr 12

664--668

PL

W artykule przedstawiono analizę numeryczną oraz fizyczną weryfikację procesu kucia matrycowego elementu o złożonym kształcie wykonanego z trudno odkształcalnego stopu magnezu z grupy AZ. Przeprowadzone badania obejmują wyznaczenie odkształcalności granicznej danego materiału w konwencjonalnych warunkach kucia oraz symulację numeryczną procesu kształtowania. Złożony stan naprężeń, zmienne warunki odkształcania przy niejednorodność prędkości odkształcenia i temperatury, powodują wysoką podatność na powstawanie pęknięć. Metodyka badawcza polegała na przeprowadzaniu laboratoryjnych testów ściskania próbek ze stopów magnezu na prasie hydraulicznej oraz na rejestracji parametrów procesu w momencie osiągnięcia odkształcenia granicznego. Uzyskane dane pozwoliły na ewaluację wybranych modeli pękania i opierając się na wyznaczonych numerycznie wskaźnikach termo-mechanicznych, określenie zakresu ich stosowalności w odniesieniu do kucia elementów do motocykli ze stopu magnezu AZ61. Symulacje numeryczne w połączeniu z doświadczalną próbą kucia w warunkach przemysłowych potwierdziły zgodność lokalizacji i momentu powstawania defektów w odkuwkach.

EN

The article presents numerical analysis and physical verification of impression die forging process of complex-shape motorbike component made of hard-to-deformation magnesium alloy. Investigations included determination of deformation limit of the material in conventional forging conditions and numerical simulation of shaping process. A complex state of stress and strain, nonuniformity of strain rate and temperature, resulting in a high vulnerability of fracture initiation. The research involved a series of uniaxial compression tests of specimens of Mg alloy AZ61 with recording of process parameters until the moment of deformation limit was reached. The obtained data allowed the evaluation of selected fracture models and on the basis of numerically estimated thermo-mechanical indices, determination of the scope of their application in relation to forging parts for motorbike application. Numerical simulations in conjunction with experimental forging operations confirmed the credibility of the prediction as for the location and time of failure in the forging process concerned.

19

Analiza numeryczna procesu kucia matrycowego elementu typu dźwignia

Czarnecki M., Filip B., Szala M.

Journal of Technology and Exploitation in Mechanical Engineering

|

2015

|

Vol. 1, nr 1-2

150--165

PL

Kucie matrycowe jest jedną z najstarszych metod obróbki plastycznej odkuwek. Technologia ta jest jednym z podstawowych sposobów kształtowania części maszyn i jest wykorzystywana w niemal każdej gałęzi przemysłu maszynowego, lotniczego, zbrojeniowego, motoryzacyjnego, rolniczego czy budowlanego. Z odkuwek wykonuje się najbardziej odpowiedzialne części maszyn. Jest to spowodowane licznymi zaletami tego procesu, do których należą: wysoka dokładność, możliwość odkuwania przedmiotów o skomplikowanych kształtach czy możliwość stosowania mniejszych naddatków technologicznych. W produkcji światowej najwięcej wytwarza się odkuwek stalowych, jednakże wzrasta ilość odkuwek wykonywanych ze stopów metali nieżelaznych, takich jak stopy magnezu, tytanu i aluminium. W artykule przedstawiono analizę teoretyczną oraz numeryczną procesu kucia matrycowego na przykładzie kształtowania odkuwki dźwigni. W pierwszej części opisano proces kucia matrycowego oraz przykłady jego szerokiego zastosowania w przemyśle. W kolejnej wykonano rysunki wsadu, matryc dolnej i górnej oraz odkuwki, wykorzystując oprogramowanie Solid Egde. Do wykonania elementu odkuwanego użyto łatwej w obróbce stali niestopowej jakościowej C45. Obliczenia przeprowadzono w oparciu o metodę elementów skończonych (MES), przy użyciu oprogramowania DEFORM 3D. Zastosowano siłę nacisku prasy wynoszącą 10000 kN oraz współczynnik tarcia równy 0,1. Następnie zaprezentowano wyniki symulacji przeprowadzonej w warunkach przestrzennego stanu odkształcenia, które umożliwiły wyznaczenie rozkładów intensywności odkształceń, naprężeń, temperatury oraz zniszczeń. Na ich podstawie stwierdzono poprawny dobór parametrów geometrycznych modelu oraz właściwy przebieg procesu, w którym nie zaobserwowano żadnych niewłaściwych deformacji lub pęknięć materiału.

EN

Die forging is one of the oldest methods of forming forgings. This technology is one of the basic ways of shaping machine parts and is used in almost every branch of mechanical engineering, aerospace, defense, automotive and construction industries. The most responsible parts of machines are made from forgings. It is caused by many advantages of this process, which include: high accuracy, ability to forge objects with complex shapes and the possibility of using fewer technological allowances. Steel forgings are the most popular produced elements in the world production, but the number of forgings made from non-ferrous alloys such as magnesium, titanium and aluminum alloys increase. In this paper, theoretical and numerical analysis of die forging was presented on example of forming of lever forging. In first part die forging procces and examples of their wide use in industry was described. In the next part drawings of the charge, the upper and lower dies and forgings were made, using Solid Edge . Material used to make forging element was carbon quality steel C45. Calculations were based on the finite element method (FEM) using DEFORM 3D. Press force of 10,000 kN and the coefficient of friction equal 0.1 were applied. Then, results of simulations, made in conditions of three dimensional state of strain were presented, allowed for determining distributions of strain intensity, stress, temperature and damage. On the basis of them, it was found that selection of parameters and course of process was appropriate, which influenced by many factors, including the selection of the respective radii of rounding the forging, which prevented the appearance of cracks in the first steps of the process.

20

Solution Examples of Selected Issues Related to Die Forging

Gronostajski Z., Hawryluk M., Jakubik J., Kaszuba M., Misiun G., Sadowski P.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 4

2773--2782

EN

The paper presents selected examples of solutions and specific user applications associated with the industrial forging processes. Various process specific issues encountered during many years of bilateral collaboration with the forging industry are addressed and analysis methods are presented. As demonstrated in numerous articles and publications, the parameters influencing the die forging process are subject to complicated and mutually related dependencies, which can affect and complicate the methods of analysis. For this reason, researchers, more and more frequently, involve the use of additional support tools such as CAD / CAM / CAE, numerical modelling based on FEM, tool surface scanning methods, physical modelling, advanced microstructural research and dedicated control-measurement systems to validate engaged solutions. The research conducted by the authors included mainly: an analysis of the preform preparation, the impact of the geometry on the forging quality and the heating methods of the material and the tools, analysis of the tribological conditions, as well as an optimization of selected processes in respect of the force parameters, strain and temperature distributions and finally, a weight minimization of the input material. The issues discussed by the authors in the article intend, on the basis of the experience of its creators, to review the issues of the current forging technology and to indicate its possible solutions and development directions.

PL

W artykule przedstawiono wybrane przykłady rozwiązań i ich zastosowań w przemysłowych procesach kucia matrycowego. Opisano zagadnienia i problemy, z którymi autorzy zetknęli się w trakcie wieloletniej współpracy z przemysłem kuzienniczym oraz metody ich analizy. Jak wykazano w licznych artykułach i opracowaniach parametry wpływające na procesy kucia matrycowego podlegają złożonym i wzajemnie powiązanym relacjom, które w znacznym stopniu komplikują analizę procesów kucia. Jest to powodem coraz częstszego sięgania po szereg narzędzi informatycznych: CAD/CAM/CAE, symulacje numeryczne oparte o MES, skanowanie powierzchni matryc i stempli, a także zaawansowane badania mikrostrukturalne, modelowanie fizyczne, czy też zastosowanie specjalnych systemów pomiarowo-kontrolnych do praktycznej weryfikacji zastosowanych rozwiązań. Przeprowadzone w pracy badania obejmowały głównie: analizę przygotowania wstępniaków, wpływu ich geometrii na jakość odkuwki, sposobu nagrzewania materiału i narzędzi, analizę warunków tribologicznych, a także optymalizację wybranych procesów ze względu na parametry siłowe, rozkłady odkształceń i temperatur oraz zminimalizowanie masy materiału wsadowego. Zagadnienia opisane przez autorów w artykule mają na celu przybliżyć problematykę współczesnych procesów kucia matrycowego i metody ich rozwiązywania oraz wskazać możliwe kierunki rozwoju tej technologii.