Publication details
Abstracts and keywords
W monografii przedstawiono wyniki prac badawczych dotyczących nowatorskiej metody kształtowania drążonych odkuwek wałków stopniowanych z zastosowaniem wsadów rurowych. Analiza teoretyczna procesu obciskania obrotowego została wykonana w oparciu o metodę elementów skończonych (MES). Wykorzystując jeden z dostępnych na rynku pakiet oprogramowania MES (Simufact Forming). Obliczenia wykonano w warunkach przestrzennego stanu odkształcenia, w trakcie których wyznaczono podstawowe parametry siłowe, energetyczne i kinematyczne procesu oraz określono możliwości wytwarzania odkuwek drążonych proponowaną technologią. Weryfikację doświadczalną opracowanej metody kształtowania przeprowadzono w warunkach laboratoryjnych Katedry Komputerowego Modelowania i Technologii Obróbki Plastycznej Politechniki Lubelskiej, stosując w tym celu własnej konstrukcji agregat kuźniczy do obciskania obrotowego. Po krótkim wprowadzeniu w rozdziale drugim omówiono obecnie wykorzystywane w przemyśle metody wytwarzania wyrobów drążonych, charakteryzujących się symetrią osiową. Wskazano również obszary zastosowania elementów drążonych w budowie maszyn. Podsumowując przegląd literatury zaproponowano zastosowanie procesu obciskania obrotowego do kształtowania osiowosymetrycznych odkuwek drążonych. W kolejnym rozdziale przedstawiono wyniki wielowariantowych obliczeń numerycznych, wykonanych przy pomocy MES procesu obciskania obrotowego elementarnych wałków drążonych (ze skrajnymi i centralnymi stopniami) oraz odkuwki wałka wielostopniowego. Omówiono szczegółowo zjawiska zachodzące podczas kształtowania odkuwek oraz określono obszar parametrów, gwarantujących stabilny przebieg procesu. Zidentyfikowano również zjawiska ograniczające właściwy przebieg procesu. W rozdziale piątym przedstawiono wyniki badań doświadczalnych, zrealizowanych w warunkach laboratoryjnych z wykorzystaniem materiałów rzeczywistych. Przedstawiono konstrukcję agregatu kuźniczego do obciskania obrotowego, który został wykonany na potrzeby badań według koncepcji autora. W kolejnym rozdziale porównano wyniki uzyskane w analizie numerycznej oraz podczas badań doświadczalnych. Rozdział siódmy poświęcono przedstawieniu możliwości technologicznych procesu obciskania obrotowego, na przykładzie kształtowania drążonych odkuwek wałków stopniowanych, sworzni kulistych oraz kul. W rozdziale ósmym omówiono kierunki rozwoju technologii obciskania obrotowego. Zaproponowano zastosowanie technologii do kształtowania między innymi drążonych odkuwek z uzwojeniami ślimaka, wieńcami zębatymi, wytwarzania na trzpieniu elementów z otworami kształtowymi. Ostatnia część opracowania dotyczy podsumowania wyników przeprowadzonych badań procesu obciskania obrotowego, w której przedstawiono końcowe wnioski. Podano również korzyści płynące z zastosowania opisanych procesów w przemyśle.
This monograph reports the results of research on an innovative method for forming hollow stepped shafts from hollow billets. The theoretical analysis of the rotary compression process was performed by the finite element method (FEM) using the commercial FEM simulation software package Simufact Forming. The computations were performed in a three-dimensional state of strain and they involved determining basic parameters describing the forces, energy and kinematics of the process in order to verify whether the proposed forming method can be used for producing hollow parts. The proposed method was then verified in experimental tests performed under laboratory conditions at the Department of Computer Modelling and Metal Forming Technologies at the Lublin University of Technology. The experiments were conducted on a forging apparatus for rotary compression designed by the author of this monograph. Following a brief introduction, Chapter 2 discusses current methods for producing hollow parts with axial symmetry. In addition, the applications for hollow parts in machine design are discussed. Summing up the survey of literature, it is proposed that axisymmetric hollow parts be produced by rotary compression. The next chapter reports the results of multivariant FEM numerical analyses of the rotary compression process for elementary hollow shafts (with end and central steps) and a multi-stepped shaft. Phenomena occurring during the forming process are discussed in detail, and the parameters ensuring stability of the process are determined. Moreover, failure modes occurring during the process are identified. Chapter 5 reports the results of experiments performed under laboratory conditions using real materials. It also describes the design of the forging apparatus for rotary compression constructed for the purposes of the research conducted by the author of this work. The subsequent chapter compares the numerical results and the experimental findings. Chapter 7 presents the technological capacity of the rotary compression process for producing such parts as stepped shafts, ball studs and balls. Chapter 8 discusses the trends in development of the rotary compression technology. It is proposed that this forming technique be used for forming hollow parts with screw coils or gears and mandrel-produced parts with shaped holes. The final part of the monograph offers concluding remarks on the research on the rotary compression process and its results. It also lists the advantages of applying the discussed process in industry.
