Studies of the quality and cost-effectiveness of a novel concept of open-die forged powerplant main shaft

An innovatory concept of open-die forging of windmill main shaft is described. Comparative study of the new technology based on the concept of cogging hollow shaft on mandrel featuring material savings and higher quality of a finished part versus traditional production chain of this component is presented, indicating benefits and technological setbacks of industrial implementation. Results of industrial sampling aided with numerical simulation form guidelines for technological realization

Closed-die forging of products with ribs from PM Aluminium Alloy preforms in semi-solid state

: Odkształcanie stopów z udziałem fazy ciekłej należy w ostatnich latach do bardzo intensywnie badanych procesów. Proces ten znajduje już swoje zastosowanie w praktyce do wykonywania odkuwek ze stopów aluminium. W pracy przedstawiono analizę numeryczną płynięcia materiału podczas kucia odkuwek z żebrami przez odkształcanie wyprasek ze stopu aluminium z udziałem fazy ciekłej. Wyniki tej analizy wykorzystano do przygotowania parametrów kucia odkuwki w warunkach laboratoryjnych. Kucie zrealizowano stosując wsad w postaci wyprasek z proszku stopu Al8,84%Cu6,33%Si0,65%Mg i kompozytu na jego osnowie, po ich wstępnym zagęszczeniu na gorąco.Forming of alloys in semi-solid state has been intensely researched in the last few years. The technology of producing forgings from aluminium alloys has already been applied in practice. The paper presents numerical analysis of material flow during closed-die forging of preforms from PM aluminium alloy in semi-solid state. The results of the analysis were used for the elaboration of forging parameters in laboratory conditions. PM Al8,84%Cu6,33%Si0,65%Mg alloy preforms and composites on its basis, after their hot consolidation, were used for the manufacturing of the forgings

Study of ring becking process with flat anvil on circular expanding bar

W artykule przedstawiono wyniki analizy numerycznej procesu rozkuwania pierścienia narzędziami składającymi się z trzpienia i kowadła płaskiego. Wyznaczono numerycznie rozkład odkształceń w kolejnych uderzeniach dla całego obwodu pierścienia oraz poszerzenie i wielkość siły nacisku. Badano równieS zjawisko przemieszczania materiału przedkuwki pierścienia w kilku charakterystycznych uderzeniach kowadła oraz kierunki płynięcia materiału i wektory prędkości przemieszczeń materiału pierścienia w czasie kucia.In the paper numerical analysis of ring becking process with tools consisting of expanding bar and flat anvil were introduced. Strain distribution in consecutive shots for the entire circumference of the ring and the extension and force size were numerically determined. Also was studied the phenomenon of the movement of ring preform material in a few characteristic strokes of anvil and the material flow direction and velocity vectors of displacement of ring material during the forging process

Study of the influence of the forging process conditions on the wear of forming tool

Praca dotyczy analizy procesu kucia dokładnego odkuwki piasty pod kątem możliwości zwiększenia żywotności narzędzi. Badania obejmują proces stosowany w praktyce przemysłowej oraz wpływ zaobserwowanych warunków na stan narzędzi kuźniczych, z uwzględnieniem badań metalograficznych. Ocenie poddano powierzchnię stempla ze stali X38CrMoV5-3, z operacji kształtowania na wymiar. Określono lokalizację intensywnego zużycia oraz pęknięć, jak i ich morfologię. Podjęto próbę skorelowania warunków powstawania poszczególnych rodzajów pęknięć z określonymi numerycznie parametrami oddziaływań na powierzchnię stempla podczas kucia. Opis wpływu warunków termomechanicznych pracy narzędzia oparto o analizę rozkładu i wartości lokalnych wybranych wskaźników stanu naprężeń oraz pól temperatury, uzyskanych z modelowania numerycznego procesu kucia. Wskaźniki te posłużyły do określenia wytycznych zmiany technologii kucia w aspekcie minimalizacji zużycia.The paper presents some aspects of warm forging process concerning possibility of tool life enhancement. The analysis involves the effect of applied process variables on the forming tool surface condition in the industrial process, including metallographic examination of surface layers of the punch made of X38CrMoV5-3 tool steel. Areas of the most intense wear as well as location and morphology of ruptures were indicated. Attempt was made at correlation of the observed tribological phenomena occurring in the surface with numerically calculated thermal and mechanical parameters of the warm forging operation. Calculated fields of mean stress, effective stress and contact pressure, as well as, changes in metal displacement velocity and temperature were used to form guidelines for technology modification to reduce the stresses level and tool wear indicators

Studies of the quality and cost-effectiveness of a novel concept of open-die forged powerplant main shaft

An innovatory concept of open-die forging of windmill main shaft is described. Comparative study of the new technology based on the concept of cogging hollow shaft on mandrel featuring material savings and higher quality of a finished part versus traditional production chain of this component is presented, indicating benefits and technological setbacks of industrial implementation. Results of industrial sampling aided with numerical simulation form guidelines for technological realization

Modelowanie numeryczne procesu wyciskania w warunkach nadplastyczności

The results of numerical modeling of direct and indirect extrusion process of a model alloy of high strain-rate sensitivity at room temperature, Sn38Pb, are presented. The studies were carried out for three values of die angle, three temperatures, four ram speed values, two values of extrusion coefficient and two values of friction factor. Effect of extrusion process parameters on distribution of effective strain, effective strain rate in extruded bar and extrusion load was estimated.W pracy przedstawiono wyniki modelowania numerycznego procesu wyciskania współbieżnego i przeciwbieżnego stopu modelowego Sn38Pb o wysokiej czułości na prędkość odkształcenia w temperaturze otoczenia. Badania wykonano dla matrycy o trzech kątach, w trzech temperaturach, przy czterech prędkościach przesuwu stempla, dla dwóch wartości współczynnika wyciskania i dwóch wartości współczynnika tarcia. Oceniano rozkład intensywności odkształcenia i siłę wyciskania

Modelowanie kucia dokładnego detali cienkościennych ze stopu czułego na prędkość odkształcenia

Numerical modelling of a single-operation forging process of a radial bladed impeller forging as one piece is presented. The analysis have been performed using high-melting-alloy model material. A several alternative technologies differing in temperature and forming speed. Evaluation of the correctness of a forging process were based on distribution of effective strain, effective strain rate, mean stress as well as fllling of the cavities of a die-impression in thin-walled ribs type areas.W pracy przedstawiono wyniki numerycznego modelowania jednozabiegowego kucia wirnika wraz z łopatkami promieniowymi. Badania wykonano na materiale modelowym trudnotopliwym. Warunki brzegowe opracowano dla kilku alternatywnych technologii, dla różnych temperatur i prędkości narzędzi. Proces kucia oceniono na podstawie map rozkładu intensywności odkształcenia, intensywności prędkości odkształcenia, naprężeń średnich oraz wypełnienie wykroju matrycy w obszarach typu żeber cienkościennych

Zmniejszenie obciążenia matryc poprzez rozdział kierunku płynięcia w wykroju matrycującym w obszarze denka

Physical and numerical modelling of the forging process of a complex shape axisymmetrical part has been presented. Three different solutions of forging technology have been analysed in order to obtain improvement in the metal flow kinematics in the last stage of forging in finisher die, as well as, favourable distribution of mechanical parameters in workpiece and tools. Improved design of preform produced divided flow pattern in the finisher die, resulting in reduction of loading and stresses in tools.Przedstawiono fizyczne i numeryczne modelowanie procesu kucia odkuwki osiowosymetrycznej o złożonym kształcie. Zaprezentowano wyniki analizy trzech rozwiązań technologicznych kucia wielowykrojowego odkuwki kołnierza, ukierunkowanych na poprawę kinematyki płynięcia metalu w etapie końcowym matrycowania oraz uzyskanie korzystniejszego rozkładu parametrów mechanicznych w odkuwce i w narzędziach. Zmodyfikowany kształt przedkuwki, wytwarzając zjawisko rozdziału kierunku płynięcia w wykroju wykańczającym, zapewnia zmniejszenie obciążenia narzędzi i występujących w nich naprężeń

Numerical modelling of influence of deformation velocity on forging's parameters of aircraft wheel

Analizie poddano proces kucia odkuwki felgi koła samolotu, charakteryzującej się bardzo dużą powierzchnią w płaszczyźnie podziału matryc, wykonywanej z dwufazowego stopu tytanu Ti-6Al-4V. Warunki brzegowe opracowano dla kilku technologii, przy założonej temperaturze wsadu i narzędzi, tarciu powierzchniowym oraz prędkości odkształcania (prasa hydrauliczna, młot). Ocenę procesu kucia wykonano na podstawie map rozkładu intensywności odkształcenia, temperatury i naprężeń średnich. Otrzymane wyniki są podstawą do określenia parametrów procesu kształtowania w warunkach przemysłowych wyrobów ze stopów tytanu czułych na prędkość odkształcenia.Forging process of aircraft wheel with large surface in parting plane of dies made of two-phase titanium alloy Ti-6Al-4V was analysed. Bonduary conditions was prepeared for several technologies, assums stock forging and tools temperature, friction factor and strain rate which is determined by velocity of tools (hammer and hydraulic press). The process estimation was carried out based on maps of distribution for effective strain rate, temperature and mean stress. The results of analysis are the base for definition forging process in industrial for products in titanium alloys which are sensitive to strain rate

Kontrolowane chłodzenie odkuwek matrycowych wału korbowego do samochodu

Certain aspects of determination of continuous cooling conditions directly after forging and their applicability to industrial conditions are discussed. On example of high-pressure-pump crankshaft problems concerning realization of drop forging of microalloyed-steel forged shaft with thermomechanical treatment involving subsequent direct controlled cooling are presented. The paper is focused on determination of both forging conditions and subsequent cooling parameters, which in combination with modelling of precipitation kinetics in the analysed steel allowed accomplishment of required final mechanical properties of the forged part. For the determined conditions of thermomechanical treatment experimental trials in industrial conditions were carried out. Obtained in simulation pattern of continuous cooling was realized with a line consisting of six stages of controlled rate of stirred air flow. Satisfactory level of mechanical properties, exceeding minimum of the assumed requirements was reported, as well as uniform fine grained microstructure regardless of cross-sectional dimensions, meeting the requirements of automotive industry.Przedstawiono niektóre zagadnienia dotyczące doboru warunków kontrolowanego chłodzenia odkuwek matrycowych bezpośrednio po kuciu i ich stosowalności w warunkach przemysłowych. Na przykładzie odkuwki wału korbowego pompy wysokociśnieniowej samochodu osobowego przedstawiono próbę zastosowania obróbki cieplnoplastycznej z uwzględnieniem warunków technologicznych jej realizacji dla odkuwek ze stali z mikrododatkami. W pracy skupiono się na określeniu zarówno warunków kucia matrycowego, jak równiez parametrów bezpośredniego chłodzenia z temperatury kucia, co w połączeniu z modelowaniem kinetyki wydzielania pozwoliło na uzyskanie założonych finalnych własności mechanicznych odkuwki. Dla określonych drogą modelowania numerycznego warunków obróbki cieplnoplastycznej przeprowadzono weryfikację doświadczalną w warunkach przemysłowych, przy wykorzystaniu specjalnej linii do ciagłego chłodzenia, składającej się z kilku stref chłodzenia z kontrolowaną szybkością. Wykonane próby przemysłowe zapewniły uzyskanie wymaganego poziomu własności mechanicznych i plastycznych odkuwki, a tym samym potwierdziły zasadność przyjętych warunków technologicznych