Розробка кінематичного модуля із заокругленням для моделювання процесів комбінованого радіально-поздовжнього видавлювання іструментом складної конфігурації

It is advisable that parts whose shape is complex and which are made from solid or hollow blanks should be made by means of transverse and combined radial-longitudinal extrusion. The variation of manufacturing modes, tool configurations (in the form of chambers and rounding of the transitional sections of matrices) requires an adequate preliminary assessment of the force regime and the features of part shape formation. This paper has proposed a curvilinear kinematic module of the trapezoidal form for modeling radial-longitudinal extrusion processes in the presence of matrix rounding. Given the impossibility of using a quarter-circle boundary for the kinematically assigned possible velocity field, it has been proposed to use approximate curves in the form of z1(r) and z2(r). Taking into account the slightest deviation in the length of the arc of the approximate curve z1(r) and the area of the curvilinear trapezoid bounded by it relative to a quarter of the circle (not exceeding 0.8 % for any ratio), it has been recommended using this particular replacement. We have performed calculations of the value of the reduced deformation pressure inside the kinematic module with rounding taking into consideration the power of cutting forces at the border with adjacent kinematic modules. As an example, the devised module with rounding embedded in the estimation scheme of radial extrusion was analyzed. A significant impact of friction conditions on the force mode and the corresponding optimal value of the rounding radius have been identified. The resulting kinematic module makes it possible to expand the capabilities of the energy method for modeling cold extrusion processes involving the tools of complex form according to new deformation schemes. That could contribute to preparing recommendations on the optimal tool configuration and more active industrial implementation of these processesСложные по форме детали из сплошных или полых заготовок целесообразно производить способами поперечного и комбинированного радиально-продольного выдавливания. Наличие вариации технологических режимов, конфигурации инструмента (в виде фасок и закруглений переходных участков матриц) на производстве требует наличия адекватной предварительной оценки силового режима и особенностей формообразования детали. Предложен криволинейный кинематический модуль трапецеидальной формы для моделирования процессов радиально-продольного выдавливания с наличием закругления матрицы. Учитывая невозможность использования для заданного кинематично возможного поля скоростей границы в виде четверти круга, предложено использование приближенных кривых вида z1(r) и z2(r). Учитывая наименьшее отклонение длины дуги приближенной кривой и площади криволинейной трапеции, ограниченной ею, относительно четверти круга (не превышает 0,8 % при любых соотношениях), рекомендуется использование именно этой замены. Проведены расчеты величины приведенного давления деформирования внутри кинематического модуля с закруглением с учетом мощностей сил среза на границе со смежными кинематическими модулями. В качестве примера проанализирована встраиваемость разработанного модуля с закруглением в расчетную схему радиального выдавливания. Выявлено существенное влияние условий трения на силовой режим и соответствующее оптимальное значение радиуса закругления. Разработанный кинематический модуль позволяет расширить возможности энергетического метода для моделирования процессов холодного выдавливания со сложной формой инструмента по новым схемам деформирования. Это будет способствовать выработке рекомендаций по оптимальной конфигурации инструмента и более активному внедрению данных процессов на производствеСкладні за формою деталі із суцільних або порожнистих заготовок доцільно виготовляти способами поперечного і комбінованого радіально-поздовжнього видавлювання. Наявність варіації технологічних режимів, конфігурації інструменту (у вигляді фасок та заокруглень перехідних ділянок матриць) на виробництві вимагає наявності адекватної попередньої оцінки силового режиму та особливостей формоутворення деталі. Запропоновано криволінійний кінематичний модуль трапецеїдальної форми для моделювання процесів радіально-поздовжнього видавлювання із наявністю заокруглення матриці. Враховуючи неможливість використання для заданого кінематично можливого поля швидкостей межі у вигляді чверті кола, запропоновано використання наближених кривих вигляду z1(r) та z2(r). З огляду на найменше відхилення довжини дуги наближеної кривої z1(r) та площі криволінійної трапеції, що обмежена нею, відносно чверті кола (не перевищує 0,8 % за будь-яких співвідношень), рекомендовано використання саме цієї заміни. Проведено розрахунки величини приведеного тиску деформування всередині кінематичного модуля із заокругленням із урахуванням потужностей сил зрізу на межі із суміжними кінематичними модулями. У якості прикладу проаналізовано вбудованність розробленого модуля із заокругленням у розрахункову схему радіального видавлювання. Виявлено суттєвий вплив умов тертя на силовий режим та відповідне оптимальне значення радіусу заокруглення. Розроблений кінематичний модуль дозволяє розширити можливості енергетичного методу для моделювання процесів холодного видавлювання із складною формою інструменту за новими схемами деформування. Це сприятиме виробленню рекомендацій щодо оптимальної конфігурації інструменту та більш активному впровадженню даних процесів на виробництв

Дослідження процессу фазоутворення в системі Fe2+/Co2+/O2/H2O

The dispersed iron oxide compounds are widely used as magnet carriers, pigments, catalysts, sorbents. Therefore, the study of phase formation in the system Fe2+/Co2+/O2/H2O, as well as the study of the influence of the basic oxidative environment parameters on the phase composition of iron (III) oxides over a wide pH range, and obtaining precipitates with a given chemical composition appear to be urgent.As a result of the studies involved, it was found that in the system Fe2+/Co2+/O2/H2O with constant cobalt content, the alkali consumption rate and the rate of product formation increase with increasing effective air flow rate. At constant rate of oxidation the oxidation time is reduced with the increase of cobalt content in the system.The phase composition of the resulting compounds is determined by the mode of OHCP (dynamic or static). Formation of СоxFe3-xO4 spinel structure occurs at pH 11–12 and air flow rate 4 min-1.In the presence of cobalt ions 3+, the rate of iron 2+compounds oxidation by atmospheric oxygen increases, because of their catalytic action.Представлены результаты экспериментальных исследований процесса фазообразования в системе Fe2+/Co2+/O2/H2O в широком диапазоне рН. Показано влияние присутствия ионов Co2+, величины рН исходного раствора, температуры и количества окислителя на фазовый состав полученных продуктов. Установлено, что присутствие ионов Co2+ увеличивает скорость процесса окисления соединений Fe2+Представлені результати експериментальних досліджень процесу фазоутворення в системі Fe2+/Co2+/O2/H2O в широкому діапазоні рН. Показано вплив присутності іонів Co2+, величини рН вихідного розчину, температури і кількості окислювача на фазовий склад отриманих продуктів. Встановлено, що присутність іонів Co2+ прискорює процес окислення сполук Fe2

New Approach for Extrusion Additive Manufacturing of Soft and Elastic Articles from Liquid-PVC-Based Consumable Materials

The article deals with the experimental development of a novel additive manufacturing (AM) process using a liquid consumable based on polyvinyl chloride plastisol. A conventional additive manufacturing system designed for deposition of melt filaments was converted to deposition of liquid material. Additive manufacturing with liquid plastisol enables the production of parts with low Shore A hardness and high ductility, surpassing the performance of the conventional filament process. The novel AM process enables the production of articles with a Shore A hardness of 5 to 60, and the mechanical properties of the additively manufactured articles are similar to those produced in the mold. This was achieved by varying the parameters of the AM process as well as the composition of the plastisol composition, including those filled with an inorganic filler. The application of different material distribution patterns also has a significant effect on the mechanical properties of the samples. A potential application of the investigated AM method was proposed and practically evaluated

Mechanical Properties of Flexible TPU-Based 3D Printed Lattice Structures: Role of Lattice Cut Direction and Architecture

This study addresses the mechanical behavior of lattice materials based on flexible thermoplastic polyurethane (TPU) with honeycomb and gyroid architecture fabricated by 3D printing. Tensile, compression, and three-point bending tests were chosen as mechanical testing methods. The honeycomb architecture was found to provide higher values of rigidity (by 30%), strength (by 25%), plasticity (by 18%), and energy absorption (by 42%) of the flexible TPU lattice compared to the gyroid architecture. The strain recovery is better in the case of gyroid architecture (residual strain of 46% vs. 31%). TPUs with honeycomb architecture are characterized by anisotropy of mechanical properties in tensile and three-point bending tests. The obtained results are explained by the peculiarities of the lattice structure at meso- and macroscopic level and by the role of the pore space

Designing A Kinematic Module with Rounding to Model the Processes of Combined Radial-longitudinal Extrusion Involving A Tool Whose Configuration is Complex

It is advisable that parts whose shape is complex and which are made from solid or hollow blanks should be made by means of transverse and combined radial-longitudinal extrusion. The variation of manufacturing modes, tool configurations (in the form of chambers and rounding of the transitional sections of matrices) requires an adequate preliminary assessment of the force regime and the features of part shape formation. This paper has proposed a curvilinear kinematic module of the trapezoidal form for modeling radial-longitudinal extrusion processes in the presence of matrix rounding. Given the impossibility of using a quarter-circle boundary for the kinematically assigned possible velocity field, it has been proposed to use approximate curves in the form of z1(r) and z2(r). Taking into account the slightest deviation in the length of the arc of the approximate curve z1(r) and the area of the curvilinear trapezoid bounded by it relative to a quarter of the circle (not exceeding 0.8 % for any ratio), it has been recommended using this particular replacement. We have performed calculations of the value of the reduced deformation pressure inside the kinematic module with rounding taking into consideration the power of cutting forces at the border with adjacent kinematic modules. As an example, the devised module with rounding embedded in the estimation scheme of radial extrusion was analyzed. A significant impact of friction conditions on the force mode and the corresponding optimal value of the rounding radius have been identified. The resulting kinematic module makes it possible to expand the capabilities of the energy method for modeling cold extrusion processes involving the tools of complex form according to new deformation schemes. That could contribute to preparing recommendations on the optimal tool configuration and more active industrial implementation of these processe