Publication details
Abstracts and keywords
W pracy przedstawiono wyniki badań teoretyczno-doświadczalnych związanych z nowym procesem kształtowania kołnierzy w wyrobach drążonych metodą wyciskania z ruchomą tuleją. Dokonano analizy stanu zagadnienia w oparciu o literaturę specjalistyczną. Przedstawiono najistotniejsze techniki wytwarzania wyrobów drążonych z kołnierzami, do których zaliczono: obróbkę skrawaniem, odlewnictwo oraz obróbkę plastyczną. Wśród metod plastycznego kształtowania wyróżniono różne technologie wskazując zakres ich stosowania oraz ograniczenia. Na podstawie analizy stanu zagadnienia opracowano nową metodę wyciskania kołnierzy bezpośrednio z wsadów rurowych. W celu wykazania skuteczności zaproponowanej metody wykorzystano badania teoretyczne oraz doświadczalne. Wielowariantowe obliczenia numeryczne wykonano w programie Deform-2D/3D, bazującym na metodzie elementów skończonych. Na podstawie uzyskanych wyników określono wpływ podstawowych parametrów technologicznych (do których zaliczono: średnicę kołnierza, promień zaokrąglenia tulei ruchomej oraz siłę docisku tulei ruchomej) na przebieg procesu. Ponadto wyznaczono parametry siłowe procesu, rozkłady intensywności odkształceń oraz naprężeń. Weryfikację doświadczalną procesu przeprowadzono w warunkach laboratoryjnych. Wykorzystano w tym celu specjalistyczny przyrząd oraz maszynę wytrzymałościową. Dzięki modułowej konstrukcji przyrządu umożliwiającej stosowanie różnych zestawów narzędziowych zrealizowano badania dla różnych parametrów technologicznych procesu. W badaniach wykorzystano rury handlowe wykonane ze stopu aluminium EN AW-6060, z których wykonywano próbki do badań. Na podstawie przeprowadzonych badań teoretyczno-doświadczalnych określono parametry zapewniające prawidłowy przebieg procesu oraz zdefiniowano jego ograniczenia, do których zaliczono: wyboczenie ścianki wsadu, niewypełnienie wykroju, zakucia i fałdowanie kołnierza. Wyznaczone wytyczne posłużyły do zaprojektowania przykładowych wyrobów z kołnierzem dwustopniowym oraz sześciokątnym. W końcowej części pracy przedstawiono analizę porównawczą procesu wyciskania z ruchomą tuleją z wybranymi technologiami plastycznego kształtowania wyrobów drążonych z kołnierzami. Zrealizowane prace stały się podstawą do sformułowania wniosków, które przedstawiono w ostatnim rozdziale pracy.
This monograph reports the numerical and experimental results of research on a new extrusion method for forming flanges in hollow parts using a moving sleeve. First, a survey of the state of the art in the production of hollow parts is given. The most popular techniques for producing hollow parts are described, including machining, casting and metal forming. Among metal forming processes, different techniques are distinguished, and their applications and limitations are described. The state of the art survey serves as a basis for designing an original extrusion method for forming flanges directly from a hollow billet. In order to verify effectiveness of the new method, numerical simulations and experimental tests are conducted. The numerical simulations are performed using the finite element method-based software, Deform-2D/3D. Next, based on the numerical results, the effect of basic operational parameters such as flange diameter, sleeve radius and pressure force exerted by the moving sleeve on the extrusion process are determined. In addition to this, the force parameters, effective strains and stresses occurring during the process are measured. After that, the designed process is verified under laboratory conditions using a specially designed device and a testing machine. Due to its modular design, the device enables the use of different tool sets, therefore various operational parameters of the process can be investigated. The experiments are performed on specimens of commercial tubes made of aluminum alloy EN AW-6060. The numerical results and experimental findings are then used to determine parameters ensuring process stability. Moreover, failure modes which may occur during the process are determined, including workpiece wall buckling, underfill, overlap and collar folding. Next, the results are used to design parts with two-step and hexagonal flanges. In the final part of the book a comparative analysis is made between the new extrusion process bythe moving sleeve and a selection of metal forming techniques for producing hollow parts with flanges. The last chapter of the monograph presents conclusions drawn from the numerical and experimental results.
