Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Finite Element Analysis of die wear in hot forging considering industrial processes

100%

Behrens B. , Hundertmark A.

|

tom Vol. 7, No. 1

136-141

EN

The efficiency of hot forging processes significantly depends on the service life of the dies. As a consequence of thermal and mechanical interactions between workpiece and tool surfaces during the forming process, adhesive and abrasive die wear occurs, that is a major failure reason of hot forging tools. Due to the high forming temperatures, the annealing temperatures of the tool steels are exceeded. This leads to a decrease of the die material’s hardness, that results in an increased tool wear particularly in areas of the die cavity with high relative velocities between tool surface and workpiece. Within the process design by means of Finite-Element analysis, a quantitative prediction of the die wear in consideration of thermal conditions is limited at present. In terms of the reachable process cycles, the design of the forging tools is generally based on the know-how of the engineer. This paper shows an enhanced FE-based approach for die wear calculation, that includes relevant thermal effects on the tool material. In addition, the mentioned approach is calibrated by substantial industrial data, to obtain more realistic results. The wear behaviour of several industrial forging dies, that cover an extended range of geometries, was determined by optical measurement technology over long operating times. Based on the obtained results, the approach for die wear calculation was calibrated by statistical analysis. Exemplary, the simulation concept was implemented into a commercial FEA-package for the simulation of bulk metal forming processes by means of user subroutines, considering material-specific wear properties for some common hot forming tool steels. The modelling approach is verified regarding an industrial process with complex tool geometry, finally.

PL

Efektywny proces kucia na gorąco zależy znacząco od cyklu życia matryc. W konsekwencji termicznych i mechanicznych interakcji pomiędzy materiałem wsadowym i powierzchnią narzędzia, okazuje się, iż głównym powodem awarii matryc jest zużycie spoiwa i ścierniwa. Poprzez przeprowadzanie procesu w wysokich temperaturach następuje przekroczenie temperatury wyżarzania narzędzi stalowych. Prowadzi to do zmniejszenia twardości materiału matrycy i zwiększenia jego zużycia. Ilościowa predykcja zużycia matrycy za pomocą metody elementów skończonych z uwzględnieniem warunków termicznych jest obecnie dość ograniczona. Natomiast projekt narzędzi wykorzystywanych w procesie kucia jest przygotowywany głownie w oparciu o wiedzę inżynierów i posiadane know-how. Niniejszy artykuł przedstawia podejście zaproponowane w oparciu o rozszerzoną metodę elementów skończonych przeznaczoną do obliczeń związanych ze zużyciem matryc. Model skonfigurowano przy wykorzystaniu rzeczywistych danych z przemyshl, aby uwiarygodnić otrzymywane wyniki. Wykorzystane dane przemysłowe otrzymywano za pomocą pomiarów optycznych. Zaproponowaną koncepcja zaimplementowano przy użyciu komercyjnego pakietu FEA. Podejście zostało ostatecznie zweryfikowane również za pomocą danych przemysłowych wyposażonych w kompleksowe informacje na temat geometrii narzędzi.

2

Badanie zużycia ciernego stali przeznaczonej na matryce kuźnicze

75%

Ziółkiewicz S. , Szkudelski S. , Pachutko B.

|

tom T. 23, nr 2

79-89

PL

W artykule przedstawiono wstępne wyniki badań zużycia ciernego stali narzędziowych do pracy na gorąco przeznaczonych na matryce kuźnicze. Badania prowadzono na zbudowanym w Instytucie Obróbki Plastycznej stanowisku badawczym. Istotą metody jest mozliwość prowadzenia eksperymentu, w warunkach wyizolowanego zużycia ciernego w podwyższonych temperaturach. Warunki pracy urządzenia badawczego dopasowane są w taki sposób, aby odpowiadały warunkom pracy narzędzi kuźniczych tj. wysokiej temperaturze, naciskom jednostkowym wywołującym uplastycznienie stali oraz względnej prędkości pomiędzy parą trącą, zbliSonej do prędkości odkształcenia wsadu w procesie kucia.

EN

The article presents preliminary results of abrasive wear tests on tool steels used to make drop forging dies. Tests were conducted on a testing station built at the Metal Forming Institute. The essence of the applied method was the capability of conducting the experiment in conditions of isolated abrasive wear at high temperatures. The working conditions of the testing device were adjusted so that they would correspond to the working conditions of forging tools, that is: high temperature, unit pressures inducing steel plastification and abrasive wear at a rate nearing the rate of charge deformation during the forging process.

3

Problemy jakościowe w procesie kucia na gorąco odkuwki typu widłak

63%

Gronostajski Z. , Hawryluk M. , Jakubik J. , Kaszuba M. , Kondracki P. , Niechajowicz A. , Nowak B.

|

tom Vol. 81, nr 1

68--71

PL

W artykule przedstawiono trudności związane z przemysłowym procesem kucia na gorąco widłaków w Kuźni Jawor S.A. Głównym problemem występującym podczas kucia tego typu elementów są duże straty materiałowe (sięgające ponad 30%), zmniejszenie objętości materiału wsadowego wiąże się natomiast z ryzykiem niewypełnienia wykroju. Kolejnym problemem jest niska trwałość matryc do kucia wstępnego i wykańczającego. W pracy przedstawiono wyniki symulacji numerycznej procesu kucia na gorąco wybranego widłaka. Na podstawie wyników otrzymanych z symulacji zaproponowano zmianę geometrii narzędzi, dzięki czemu będzie można zmniejszyć objętość materiału wsadowego przy pełnym wypełnieniu wykroju oraz jednoczesnym spadku sił kucia.

EN

This paper presents difficulties involved in industrial hot forging process of jokes made in Forge Jawor SA. The main problem is large material loss (amounting to over 30%), reducing the volume of billet is associated with the risk of non-fulfilment of dies. Another problem is the low durability of dies to pre-forging and finishing forging. The results of numerical simulation of hot forging analysis are presented. Based on the results obtained from the simulation, the authors proposed changes of the tools geometry to reduce volume of the billet, ensure complete filling of dies and to decrease the forging force.

4

Analiza technologii kucia swobodnego z wykorzystaniem makroskopowych efektów mikropasm ścinania

63%

Piątkowski P. , Kukuryk B.

|

tom R. 50, nr 10-11

576-581

PL

Przedstawiono analizę technologii kucia swobodnego z wykorzystaniem makroskopowych efektów mikropasm ścinania w aspekcie technologicznej efektywności i wysokiej jakości odkuwek. Do symulacji schematu płynięcia metalu w procesie kucia zastosowano metodę elementów skończonych z zastosowaniem lepko-plastycznego modelu odkształcanego ciała. Analizę numeryczną wykonano z wykorzystaniem programu QForm, w warunkach przestrzennego stanu odkształcenia. Przedstawiono nowe konstrukcje narzędzi kuźniczych oraz opracowano odpowiednią metodykę kucia, która prowadzi do silnej koncentracji dodatkowych odkształceń postaciowych, tzw. mikropasm ścinania.

EN

In the paper the free forging technology analysis with use of macroscopic effects of micro-shear bands regarding technological efficiency and high quality of forgings has been presented. Finite Elements Method and visco-plastic model of the deformed element has been used to simulate metal flow in forging process. The numerical analysis was performed on QForm programme in the three-dimensional deformation state. In the paper new constructions of the forging tools was introduced together with the adequate forging methodology leading to strong concentration of the additional non-dilatation strains as thin transcrystalline layers — micro-shear bands.

5

Wpływ parametrów termomechanicznych na proces kucia stopów tytanu

51%

Kukuryk B.

|

tom R. 52, nr 12

901-906

PL

Przedstawiono analizę rozkładu odkształceń, naprężeń i temperatury w procesie kucia wybranych stopów tytanu. Zaprezentowano rozwiązanie quasi-stacjonarne opierające się na metodzie elementów skończonych. Przedstawiono przykładowe wyniki badań, które obejmują rozkład odkształceń, naprężeń i temperatury na powierzchni poprzecznych przekrojów odkuwek. Dokonano wpływu odkształcenia, prędkości odkształcenia i temperatury na wartości maksymalnych sił podczas kucia stopów tytanu. Przeprowadzono analizę istotnych problemów kucia stopów tytanu w matrycach zamkniętych. Wskazano na optymalne kształty i wymiary wykrojów w celu poprawy jakości kucia. Wyniki teoretyczne poddano weryfikacji eksperymentalnej.

EN

In the paper the analysis of metal flow and the stress, strain and temperature distribution in the forging process of titanium alloys in the shaped dies has been presented. Quasi-stationary solution based on the finite element method has been shown. Some results of the theoretical FEM and experimental investigations including the strain, stress and temperature distribution on the cross-sections surface of the titanium alloys forgings have been given. A significant effect of the strain, strain rate and temperature on the value of maximal forces during the forging process of titanium alloys has been found. The selected problems of closed-die forging process of titanium alloys has been presented in this paper, too. Optimal shapes and geometry of the die impressions, have been searched in order to obtain the high quality forgings. The results of theoretical simulating of closed-die forging have been verified experimentally.

6

Properties of aluminium-ceramic phase composites produced from P/M compacts in hot forging and extrusion processes

44%

Wojtaszek M.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2007

|

tom Vol. 33, no. 1

63-72

EN

The results of investigations of properties of aluminium-based composites produced by means of powder metallurgy and plastic working processes are presented in the paper. Atomized aluminium po-wder was used as a metallic matrix. As a reinforcement ceramic particles and fibres were used, and their volume fraction was maintained constant at 5%. The initial material to be formed was prepared by mixing of ingredients and compaction of the obtained mixture. Aluminium powder compacts and com-posite mixtures were subjected to consolidation and deformation in closed-die hot forging and hot extrusion processes, applying the extrusion ratio X = 4.11. These processes were realized in isothermal conditions, at the temperature of 500°C. The effect of a type of reinforcing phase as well as method of deformation on selected physical, mechanical and functional properties of obtained materials was ana-lysed. It was found that the proposed method results in obtaining highly compacted products, showing mechanical and functional properties which allow to use them in structural components. The product properties can be controlled by means of selection of a type of reinforcing phase as well as method of deformation.

PL

W pracy zestawiono wyniki badań własności materiałów kompozytowych na osnowie aluminium, kształtowanych z zastosowaniem procesów metalurgii proszków i przeróbki plastycznej. W roli osnowy użyto rozpylany proszek aluminium. Do jej umocnienia zastosowano zbrojenie ceramiczne; cząstki oraz włókna, stosując stały ich udział objętościowy w osnowie, który wynosił 5%. Materiał wyjściowy do kształtowania przygotowano poprzez zmieszanie składników oraz ich sprasowanie na zimno. Wypraski proszku aluminium i sprasowane mieszaniny kompozytowe zagęszczano oraz kształtowano w procesach kucia na gorąco w matrycach zamkniętych oraz wyciskania na gorąco z współczynnikiem X = 4,11. Procesy te realizowano w warunkach izotermicznych, przy temperaturze 500°C. Analizowano wpływ rodzaju fazy umacniającej oraz sposobu kształtowania na wybrane własności fizyczne, mechaniczne i użytkowe otrzymanych tworzyw. Stwierdzono, że proponowana metoda prowadzi do otrzymania produktów wysoko zagęszczonych, o własnościach mechanicznych oraz użytkowych umożliwiających ich stosowanie na elementy konstrukcyjne. Właściwościami wyrobów można sterować poprzez dobór rodzaju fazy umacniającej oraz sposób ich kształtowania.

7

Manufacturing of intermetallic materials in Ti-Al and Fe-Al systems by SHS.

38%

Godlewska E. , Koziński S. , Mania R. , Wsołek M.

|

tom R. XIX, nr 4

929-932

EN

The paper presents investigations on manufacturing titanium aluminide, TiAl, and iron aluminide, FeAl, by self-propagating high-temperature synthesis (SHS) combined with hot pressing (HP) or hot forging (HF). TiAl was prepared from equimolar powder mixture of titanium hydride and aluminium. FeAl was obtained directly from metal powders, the Fe/Al atomic ratio being 60:40. The SHS process was carried out in an Ar/H2 gas mixtures, using global ignition technique. Chemical and phase composition as well as morphology, density and porosity were analysed after each processing step. Selected samples were subjected to mechanical testing.