PL247222B1 - Sposób kształtowania na młocie odkuwki ze stopów magnezu, w szczególności łącznika stabilizatora - Google Patents

Sposób kształtowania na młocie odkuwki ze stopów magnezu, w szczególności łącznika stabilizatora Download PDF

Info

Publication number
PL247222B1
PL247222B1 PL441964A PL44196422A PL247222B1 PL 247222 B1 PL247222 B1 PL 247222B1 PL 441964 A PL441964 A PL 441964A PL 44196422 A PL44196422 A PL 44196422A PL 247222 B1 PL247222 B1 PL 247222B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
forging
hammer
heated
furnace
lower die
Prior art date
Application number
PL441964A
Other languages
English (en)
Other versions
PL441964A1 (pl
Inventor
Anna Dziubińska
Wojciech Presz
Original Assignee
Politechnika Warszawska
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Politechnika Warszawska filed Critical Politechnika Warszawska
Priority to PL441964A priority Critical patent/PL247222B1/pl
Publication of PL441964A1 publication Critical patent/PL441964A1/pl
Publication of PL247222B1 publication Critical patent/PL247222B1/pl

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/02Die forging; Trimming by making use of special dies ; Punching during forging
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00Making other particular articles
    • B21D53/84Making other particular articles other parts for engines, e.g. connecting-rods
    • B21D53/845Making camshafts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J11/00Forging hammers combined with forging presses; Forging machines with provision for hammering and pressing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/002Hybrid process, e.g. forging following casting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/008Incremental forging
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/02Die forging; Trimming by making use of special dies ; Punching during forging
    • B21J5/022Open die forging
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J7/00Hammers; Forging machines with hammers or die jaws acting by impact
    • B21J7/02Special design or construction
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21KMAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00Making machine elements
    • B21K1/06Making machine elements axles or shafts
    • B21K1/12Making machine elements axles or shafts of specially-shaped cross-section
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21KMAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K29/00Arrangements for heating or cooling during processing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

Sposób kształtowania na młocie odkuwki ze stopów magnezu w szczególności łącznika stabilizatora charakteryzujący się tym, że stempel górny (1) i matrycę dolną (2) nagrzewa się w piecu do temperatur od 260°C do 300°C i montuje się na młocie, po czym materiał wsadowy (3a) ze stopów magnezu do przeróbki plastycznej z grupy magnez-cynk-cyrkon nagrzewa się w piecu w zakresie temperatur od 350°C do 450°C, w czasie od 35 minut do 40 minut, po czym materiał wsadowy (3a) umieszcza się w wykroju (2a) matrycy dolnej (2) i ściska się na młocie materiał wsadowy (3a) stemplem górnym (1) wprawionym w ruch postępowy z prędkością V<sub>1</sub> wynoszącą od 8 do 10 m/s z maksymalną energią uderzenia w zakresie od 35,96 do 45,64 kJ, kształtując odkuwkę łącznika stabilizatora (3b) z maksymalnym odkształceniem w zakresie od 4,68 do 7,29.

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób kształtowania na młocie odkuwki ze stopów magnezu, w szczególności łącznika stabilizatora.
Dotychczas znane i stosowane są metody wytwarzania łączników ze stopów magnezu do przeróbki plastycznej z grupy magnez-cynk-cyrkon takie jak obróbka skrawaniem i kucie matrycowe.
Przy wytwarzaniu łączników samochodowych stosowana jest technologia obróbki skrawaniem, którą opisano w literaturze W. Olszaka „Obróbka skrawaniem”, WNT, Warszawa 2008 r. Obróbka skrawaniem łączników samochodowych polega na nadaniu powierzchniom żądanego kształtu, wymiarów oraz jakości powierzchni poprzez usuwanie materiału z wsadu w postaci prostopadłościanu lub walca przy użyciu narzędzi skrawających. Technologia ta odznacza się dużą pracochłonnością, czasochłonnością, energochłonnością procesu i generowaniem dużych strat materiałowych oraz niską jakością ukształtowanych wyrobów.
Najlepsze własności wytrzymałościowe łączników stosowanych w przemyśle samochodowym zapewniają procesy kształtowania plastycznego opisane w literaturze J. Sińczak „Procesy przeróbki plastycznej, Wydawnictwo Naukowe AKAPIT, Kraków 2003 r. Przykładem jest kucie matrycowe opisane w literaturze specjalistycznej przez P. Skubisza „Technologie kucia matrycowego”, ARBOR FP, Kraków 2010 r. Proces prowadzi się wieloetapowo w trzech operacjach - gięcie, kucie wstępne, kucie końcowe z wsadu już przerobionego plastycznie z dużym naddatkiem na wypływkę. Około 50% masy odkuwki stanowi odpad technologiczny, przy zastosowaniu drogich systemów grzewczych narzędzi.
Z opisu patentu PL 237778 B1 znany jest sposób kucia na młocie półfabrykatu, zwłaszcza do wytwarzania korbowodu samochodowego, w którym matryce górną i dolną posiadające w części środkowej jednakowe wykroje robocze i nagrzewa się w piecu przy użyciu palników gazowych do temperatury 250°C i umieszcza się na młocie kuźniczym o energii uderzenia 36 kJ i masie bijaka 1000 kg. W dalszej kolejności materiał wsadowy w kształcie przedkuwki kształtowej odlewanej w formach piaskowych z mniej plastycznych stopów aluminium z grupy aluminium-cynk-magnez nagrzewa się w piecu w zakresie temperatur 460-500°C, korzystnie 480°C, w czasie do 40 minut. Następnie nagrzany materiał wsadowy umieszcza się w wykroju roboczym matrycy dolnej. Dalej wprawia się matrycę górną w ruch postępowy z prędkością do 10 m/s w kierunku matrycy dolnej i zgniata się materiał wsadowy wykrojem roboczym matrycy górnej i wykrojem roboczym matrycy dolnej i kształtuje się półfabrykat z mniejszym stopniem przekucia.
Z opisu patentu PL 237779 B1 znany jest sposób kształtowania na młocie półfabrykatu, zwłaszcza do wytwarzania mocowania lotniczego, w którym matryce górną i dolną posiadające w części środkowej wykroje robocze, nagrzewa się w piecu i przy użyciu palników gazowych do temperatury 250°C i umieszcza się na młocie kuźniczym o energii uderzenia 36 kJ i masie bijaka 1000 kg. Po czym materiał wsadowy w kształcie przedkuwki kształtowej odlewanej w formach piaskowych z mniej plastycznych stopów aluminium z grupy aluminium-miedź nagrzewa się w piecu w zakresie temperatur 460-500°C, korzystnie 480°C, w czasie do 50 minut. Nagrzany materiał wsadowy umieszcza się w wykroju roboczym matrycy dolnej. Następnie wprawia się matrycę górną w ruch postępowy z prędkością do 10 m/s w kierunku matrycy dolnej i zgniata się materiał wsadowy wykrojem roboczym matrycy górnej i wykrojem roboczym matrycy dolnej i kształtuje się półfabrykat z większym stopniem przekucia.
Z opisu patentu PL 237778 B1 znany jest sposób kucia na młocie półfabrykatu, zwłaszcza do wytwarzania mocowania lotniczego, w którym matryce górną i dolną posiadające w części środkowej wykroje robocze nagrzewa się w piecu przy użyciu palników gazowych do temperatury 300°C i umieszcza się na młocie kuźniczym o energii uderzenia 36 kJ i masie bijaka 1000 kg. Materiał wsadowy w kształcie przedkuwki kształtowej odlewanej w formach piaskowych z mniej plastycznych stopów magnezu z grupy magnez-aluminiumcynk nagrzewa się w piecu w zakresie temperatur 400-430°C, korzystnie 420°C, w czasie do 45 minut. Nagrzany materiał wsadowy umieszcza się w wykroju roboczym matrycy dolnej. W dalszej kolejności wprawia się matrycę górną w ruch postępowy z prędkością do 8 m/s w kierunku matrycy dolnej i zgniata się materiał wsadowy wykrojem roboczym matrycy górnej i wykrojem roboczym matrycy dolnej i kształtuje się półfabrykat z mniejszym stopniem przekucia. Badania numeryczne i doświadczalne dla sposobu według patentu PL 237778 B1 przedstawiono na przykładzie stopu magnezu AZ61 w artykule A. Dziubińskiej, P. Surdackiego, K. Majerskiego „The Analysis of Deformability, Structure and Properties of AZ61 Cast Magnesium Alloy in a New Hammer Forging Process for Aircraft Mounts”, Materials, 2021, vol. 14, nr 10, s. 1-25. Udowodniono w nim poprawę własności użytkowych i mechanicznych odlewów poddanych przeróbce cieplno-plastycznej według sposobu z opisu patentowego.
Celem wynalazku jest kształtowanie plastyczne na młocie odkuwki łącznika stabilizatora z materiału wsadowego w postaci odlewu kształtowego ze stopów magnezu do przeróbki plastycznej z grupy magnez cynk-cyrkon w jednej operacji kształtowania w wykroju końcowym na młocie, ograniczając poprzez to straty materiałowe, czas realizacji procesu oraz jego energochłonność.
Istotą sposobu kształtowania na młocie odkuwki ze stopów magnezu, w szczególności łącznika stabilizatora, polegającego na tym, że stempel górny i matrycę dolną nagrzewa się w piecu i montuje się na młocie, po czym materiał wsadowy w postaci odlewu kształtowego nagrzewa się w piecu, umieszcza się w wykroju matrycy dolnej, po czym wprawia się stempel górny w ruch postępowy, ściska się materiał wsadowy wykrojem stempla górnego i wykrojem matrycy dolnej kształtując odkuwkę, jest to, że stempel górny i matrycę dolną nagrzewa się w piecu do temperatur od 260°C do 300°C i montuje się na młocie, po czym materiał wsadowy ze stopów magnezu do przeróbki plastycznej z grupy magnez-cynk-cyrkon, nagrzewa się w piecu w temperaturze od 350°C do 450°C w czasie od 35 minut do 40 minut, po czym materiał wsadowy umieszcza się w wykroju matrycy dolnej i ściska się na młocie materiał wsadowy stemplem górnym wprawionym w ruch postępowy z prędkością od 8 do 10 m/s z maksymalną energią uderzenia w zakresie od 35,96 kJ do 45,64 kJ, kształtując odkuwkę łącznika z maksymalnym odkształceniem w zakresie od 4,68 do 7,29.
Korzystnie, materiał wsadowy nagrzewa się w piecu w temperaturze 400°C.
Korzystnie, materiał wsadowy nagrzewa się w piecu w czasie 40 minut.
Korzystnym skutkiem wynalazku jest to, że zastosowanie do procesu kształtowania na młocie materiału wsadowego w postaci odlewu kształtowego, pozwala na oszczędności materiału do 30% w stosunku do obecnie stosowanej w przemyśle technologii obróbki skrawaniem odlewów. Zastosowanie materiału wsadowego w postaci odlewu kształtowego do procesu kształtowania na młocie odkuwki łącznika stabilizatora ze stopów magnezu do przeróbki plastycznej z grupy magnez-cynk-cyrkon pozwala ograniczyć ilość i czas operacji potrzebnych do uzyskania odkuwki oraz wpływa na wzrost wydajności i zmniejszenie pracochłonności procesu.
Produkt otrzymany sposobem według wynalazku cechuje się wyższą jakością materiału wynikającą z rozdrobnienia struktury w całej objętości, dużą gładkością powierzchni, co przekłada się na lepsze własności mechaniczne i użytkowe w stosunku do wyrobów wykonywanych poprzez odlewanie i obróbkę skrawaniem.
Sposób kształtowania na młocie odkuwki ze stopów magnezu według wynalazku został opisany w przykładzie realizacji oraz na rysunku, na którym:
Fig. 1 - przedstawia widok perspektywiczny narzędzi z wyrwaniem z materiałem wsadowym;
Fig. 2 - przedstawia widok perspektywiczny stykających się narzędzi z wyrwaniem z odkuwką;
Fig. 3 - przedstawia widok perspektywiczny stempla górnego;
Fig. 4 - przedstawia widok perspektywiczny matrycy dolnej;
Fig. 5 - przedstawia widok perspektywiczny z góry materiału wsadowego;
Fig. 6 - przedstawia widok perspektywiczny z dołu materiału wsadowego;
Fig. 7 - przedstawia widok z góry materiału wsadowego;
Fig. 7a - przedstawia przekrój materiału wsadowego wzdłuż linii A-A z Fig. 7;
Fig. 7b - przedstawia przekrój materiału wsadowego wzdłuż linii B-B z Fig. 7;
Fig. 8 - przedstawia widok perspektywiczny z góry odkuwki;
Fig. 9 - przedstawia widok perspektywiczny z dołu odkuwki;
Rys. 1a przedstawia rozkład odkształceń w ukształtowanej odkuwce w widoku z góry dla temperatury narzędzi 260°C i materiału wsadowego 350°C według wynalazku, uzyskany z analizy MES;
Rys. 1 b przedstawia rozkład odkształceń w ukształtowanej odkuwce w widoku z dołu dla temperatury narzędzi 260°C i materiału wsadowego 350°C według wynalazku, uzyskany z analizy MES;
Rys. 2a przedstawia rozkład odkształceń w ukształtowanej odkuwce w widoku z góry dla temperatury narzędzi 260°C i materiału wsadowego 400°C według wynalazku uzyskany z analizy MES;
Rys. 2b przedstawia rozkład odkształceń w ukształtowanej odkuwce w widoku z dołu dla temperatury narzędzi 260°C i materiału wsadowego 400°C według wynalazku uzyskany z analizy MES;
Rys. 3a przedstawia rozkład odkształceń w ukształtowanej odkuwce w widoku z góry dla temperatury narzędzi 260°C i materiału wsadowego 450°C według wynalazku, uzyskany z analizy MES;
Rys. 3b przedstawia rozkład odkształceń w ukształtowanej odkuwce w widoku z dołu dla temperatury narzędzi 260°C i materiału wsadowego 450°C według wynalazku, uzyskany z analizy MES;
Rys. 4a przedstawia rozkład odkształceń w ukształtowanej odkuwce w widoku z góry dla temperatury narzędzi 300°C i materiału wsadowego 350°C według wynalazku uzyskany z analizy MES;
Rys. 4b przedstawia rozkład odkształceń w ukształtowanej odkuwce w widoku z dołu dla temperatury narzędzi 300°C i materiału wsadowego 350°C według wynalazku uzyskany z analizy MES;
Rys. 5a przedstawia rozkład odkształceń w ukształtowanej odkuwce w widoku z góry dla temperatury narzędzi 300°C i materiału wsadowego 400°C według wynalazku uzyskany z analizy MES;
Rys. 5b przedstawia rozkład odkształceń w ukształtowanej odkuwce w widoku z dołu dla temperatury narzędzi 300°C i materiału wsadowego 400°C według wynalazku uzyskany z analizy MES;
Rys. 6a przedstawia rozkład odkształceń w ukształtowanej odkuwce w widoku z góry dla temperatury narzędzi 300°C i materiału wsadowego 450°C według wynalazku, uzyskany z analizy MES;
Rys. 6b przedstawia rozkład odkształceń w ukształtowanej odkuwce w widoku z dołu dla temperatury narzędzi 300°C i materiału wsadowego 450°C według wynalazku, uzyskany z analizy MES;
Rys. 7a przedstawia rozkład odkształceń w ukształtowanym półfabrykacie w widoku z góry, wykonany w oparciu o dokument patentowy PL 237774 B1 i uzyskany z analizy MES;
Rys. 7b przedstawia rozkład odkształceń w ukształtowanym półfabrykacie w widoku z dołu, wykonany w oparciu o dokument patentowy PL 237774 B1 i uzyskany z analizy MES;
Wykres 1 - przedstawia krzywe płynięcia odlewanego w formach piaskowych stopu magnezu ZK60 dla temperatury 350°C;
Wykres 2 - przedstawia krzywe płynięcia odlewanego w formach piaskowych stopu magnezu ZK60 dla temperatury 400°C;
Wykres 3 - przedstawia krzywe płynięcia odlewanego w formach piaskowych stopu magnezu ZK60 dla temperatury 450°C;
Wykres 4 - przedstawia krzywe płynięcia odlewanego w formach piaskowych stopu magnezu AZ61 dla temperatury 350°C;
Wykres 5 - przedstawia krzywe płynięcia odlewanego w formach piaskowych stopu magnezu AZ61 dla temperatury 400°C;
Wykres 6 - przedstawia krzywe płynięcia odlewanego w formach piaskowych stopu magnezu AZ61 dla temperatury 450°C;
Wykres 7 - przedstawia zależność energii uderzenia stempla górnego od czasu dla temperatury narzędzi 260°C i materiału wsadowego 350°C według wynalazku otrzymanej z analizy MES;
Wykres 8 - przedstawia zależność energii uderzenia stempla górnego od czasu dla temperatury narzędzi 260°C i materiału wsadowego 400°C według wynalazku otrzymanej z analizy MES;
Wykres 9 - przedstawia zależność energii uderzenia stempla górnego od czasu dla temperatury narzędzi 260°C i materiału wsadowego 450°C według wynalazku otrzymanej z analizy MES;
Wykres 10 - przedstawia zależność energii uderzenia stempla górnego od czasu dla temperatury narzędzi 300°C i materiału wsadowego 350°C według wynalazku otrzymanej z analizy MES;
Wykres 11 - przedstawia zależność energii uderzenia stempla górnego od czasu dla temperatury narzędzi 300°C i materiału wsadowego 400°C według wynalazku otrzymanej z analizy MES;
Wykres 12 - przedstawia zależność energii uderzenia stempla górnego od czasu dla temperatury narzędzi 300°C i materiału wsadowego 450°C według wynalazku otrzymanej z analizy MES;
Wykres 13 - przedstawia zależność energii uderzenia matrycy górnej od czasu wykonany w oparciu o dokument patentowy PL 237778 B1 i otrzymany z analizy MES.
Przykład 1
Sposób kształtowania na młocie odkuwki ze stopów magnezu w przykładach wykonania dla stopu magnez-cynk-cyrkon z gatunku ZK60 według normy ASTM B91-97, w szczególności łącznika stabilizatora, przeznaczonego do modelu Audi A4 - typ B6/ B7 produkowanego w latach 2001-2008 polegający na tym, że stempel górny 1 i matrycę dolną 2 posiadające w części środkowej wykroje 1a i 2a w postaci bryły, której zarys zbliżony jest do litery „U” z kołowymi zagłębieniami na jej końcach, nagrzewano w piecu w temperaturze 260°C i zamontowano na młocie o energii uderzenia 110 kJ i masie bijaka 3000 kg. Po czym materiał wsadowy 3a w postaci odlewu ze stopu magnezu ZK60 według normy ASTM B91-97, w postaci bryły, której zarys zbliżony jest do litery „U” z kołowymi zagłębieniami na jej końcach i owalnymi zagłębieniami na jej łączniku, o objętości 117565,650 mm3 i masie 0,212 kg nagrzewano w piecu w temperaturze 350°C przez 40 minut. Następnie nagrzany materiał wsadowy 3a umieszczono w wykroju 2a nieruchomej matrycy dolnej 2. Po czym wprawiono stempel górny 1 w ruch postępowy z prędkością V1 wynoszącą od 8 do 10 m/s w kierunku nieruchomej matrycy dolnej 2 i ściskano materiał wsadowy 3a wykrojem 1a stempla górnego 1 i wykrojem 2a matrycy dolnej 2 z maksymalną energią uderzenia 43,27 kJ i kształtowano odkuwkę łącznika stabilizatora 3b z maksymalnym odkształceniem 4,72.
PL 247222 Β1
Przykład 2
Sposób kształtowania na młocie odkuwki łącznika stabilizatora ze stopów magnez-cynk-cyrkon przeznaczonego do modelu Audi A4 - typ B6/B7 realizowany wg przykładu 1, przy czym stempel górny 1 i matrycę dolną 2 nagrzewano w piecu w temperaturze 300°C, przy czym materiał wsadowy 3a ściskano z maksymalną energią uderzenia 42,53 kJ i kształtowano odkuwkę łącznika stabilizatora 3b z maksymalnym odkształceniem 5,62.
Przykład 3
Sposób kształtowania na młocie odkuwki łącznika stabilizatora ze stopów magnez-cynk-cyrkon przeznaczonego do modelu Audi A4 - typ B6/ B7 realizowany wg przykładu 1, przy czym materiał wsadowy 3a nagrzewano w piecu w temperaturze 450°C przez 35 minut, ściskano z maksymalną energią uderzenia 42,36 kJ i kształtowano odkuwkę łącznika stabilizatora 3b z maksymalnym odkształceniem 4,68.
Otrzymano odkuwkę o wyższych własnościach mechanicznych i użytkowych wynikających z korzystniejszej struktury ukształtowanego wyrobu w stosunku do wyrobów wykonywanych poprzez odlewanie i obróbkę skrawaniem.
Przeprowadzono analizę porównawczą Metodą Elementów Skończonych MES sposobu kształtowania na młocie odkuwki łącznika stabilizatora według wynalazku - M1 oraz sposobu kucia na młocie półfabrykatu, zwłaszcza do wytwarzania mocowania lotniczego w oparciu o dokument patentowy PL 237778 B1 M2. Modelowanie numeryczne przeprowadzono w systemie przeznaczonym do symulacji procesów obróbki plastycznej - Deform 3D zgodnie z parametrami przyjętymi w tabeli 1.
Tabela. 1 - Parametry i wyniki sposobu kształtowania według wynalazku i kucia według opisu patentowego PL 237778 B1
Nazwa parametru Jednostki Sposób według wynalazku Sposób według dokumentu patentowego PL 237778 BI-M2
Ml.l M1.2 Μ1.3 M1.4 M1.5 Ml,6
Parametry procesu
Temperatura nagrzania narzędzi w piecu ra 260 260 250 300 300 300 250
Temperatura materiału wsadowego ra 350 400 450 350 400 450 400
Czas nagrzewu materiału wsadowego w piecu [min] 40 35 35 40 35 35 45
Materiał [-] Model stopu magnezu w gatunku ZK60 z grupy Mg-Zn-Cr odlewany do form piaskowych utworzony na podstawie krzywych płynięcia z badań plastometrycznych Model stopu magnezu w gatunku A261 z grupy Mg'AI-Zn odlewany do form piaskowych utworzony na podstawie krzywych płynięcia z badań plastometrycznych
ModułYounga GPa 44,8 44,8
Liczba Poissona I-] 0,35 0,35
Współczynnik rozszerzalności cieplnej 26 26
Przewodność cieplna W/mK 120 70
Liczba elementów skończonych materiału wsadowego I-] 150 000 150000
Objętość materiału wsadowego mm2 117565,650 270701,054
Masa materiału wsadowego kg 0,212 0,487
Maksymalna wysokość geometrii materiału wsadowego [mm] 28 42,5
PL 247222 Β1
Maksymalna wysokość geometrii odkuwki [mm] 19 28,5
Stopień przekucia= maksymalna wysokość geometrii materiału wsadowego 4maksymalna wysokość geometrii odkuwki [-] 1,47 1,49
Energii uderzenia młota [UJ 110 110 110 110 110 110 36
Masa bijaka młota [kg] 3000 3000 3000 3000 3000 3000 1000
Czynnik tarcia H 0,25 0,25
Współczynnik wymiany ciepła materiał wsadowy - narzędzia kW/mlK 4,5 4,5
Współczynnik wymiany ciepła materiał wsadowy - otoczenie kW/m2K 0,03 0,03
Wyniki MES
Maksymalna energia uderzenia górnego narzędzia z MES [U] 43,27 45,64 37,62 42,53 35,96 42,35 19,88
Maksymalne odkształcenie w ukształtowanym wyrobie [-] 4,72 7,29 4,72 5,62 6,24 4,68 4,98
Pole powierzchni styku ukształtowanej odkuwki z narzędziem górnym [mm2] 14026,8 14054,7 14090,8 13867,5 13944,3 13882,1 18793,9
Pole powierzchni styku ukształtowanej odkuwki z narzędziem dolnym [mm2] 13397,8 13418,4 13433,4 13210,2 13312,3 13280 25647,5
Do modelowania MES wykorzystano utworzone modele materiałów opracowane na podstawie badań piastom etrycznych metodą spęczania walców. Badania te przeprowadzono dla odlewanego w formach piaskowych stopu magnezu ZK60 według normy ASTM B91-97 oraz stopu magnezu w gatunku AZ61 według normy ASTM B951-10 o składzie chemicznym przedstawionym w tabeli 2.
Tabela 2 - Skład chemiczny stopu magnezu ZK60 stosowanego w sposobie według wynalazku według normy ASTM B91-97 i stopu magnezu AZ61 według normy ASTM B951-10 stosowany w sposobie według opisu patentowego PL237778B1.
Materiał Skład chemiczny stopów magnezu |% mas.)
Al Zn Mn Fe Si Zr Cu Ni Inne Mg
stop magnezu ZK60 4,8- 6,2 - - - min. 0,45 - - 0,30 reszta
stop magnezu AZ61 5,8- 7,2 0,4- 1,5 0,15- 0,5 max. 0,005 max. 0,10 - max. 0,05 max. 0,005 - reszta
Badania plastometryczne wykonano na dylatometrze odkształceniowym w temperaturach 350°C, 400°C, 450°C przy prędkościach odkształcenia 0,01 s-1; 0,1 s-1; 1 s'1;10 s’1. Na podstawie uzyskanych wyników z pomiarów wyznaczono krzywe płynięcia dla stopu ZK60 przedstawione na wykresach 1-3 i dla stopu magnezu AZ61 przedstawione na wykresach 4-6.
W symulacjach numerycznych analizie poddano: maksymalną energię uderzenia narzędzia górnego w funkcji czasu, maksymalne odkształcenie w ukształtowanych wyrobach, pole powierzchni styku ukształtowanej odkuwki z narzędziem górnym, pole powierzchni styku ukształtowanej odkuwki z narzędziem dolnym dla obu analizowanych sposobów. Otrzymaną z analizy numerycznej maksymalną energię uderzenia i maksymalne odkształcenie w ukształtowanej odkuwce według wynalazku - M1 przedstawiono na wykresach 7-12 oraz Rys. 1-6. Maksymalną energię uderzenia i maksymalne odkształcenie w ukształtowanym półfabrykacie uzyskane z analizy numerycznej wykonanej w oparciu o dokument patentowy PL 237778 B1 - M2 przedstawiono na wykresie 13 i Rys. 7a i 7b.
Wykaz oznaczeń
1a
2a 3a
3b
Vi
- stempel górny
- wykrój stempla górnego
- matryca dolna
- wykrój matrycy dolnej
- materiał wsadowy
- odkuwka łącznika stabilizatora
- prędkość stempla górnego

Claims (3)

1. Sposób kształtowania na młocie odkuwki ze stopów magnezu w szczególności łącznika stabilizatora, polegającego na tym, że stempel górny i matrycę dolną nagrzewa się w piecu i montuje się na młocie, po czym materiał wsadowy w postaci odlewu kształtowego nagrzewa się w piecu, umieszcza się w wykroju matrycy dolnej, po czym wprawia się stempel górny w ruch postępowy, ściska się materiał wsadowy wykrojem stempla górnego i wykrojem matrycy dolnej kształtując odkuwkę, znamienny tym, że stempel górny (1) i matrycę dolną (2) nagrzewa się w piecu do temperatur od 260°C do 300°C i montuje się na młocie, po czym materiał wsadowy (3a) ze stopów magnezu do przeróbki plastycznej z grupy magnez-cynk-cyrkon nagrzewa się w piecu w zakresie temperatur od 350°C do 450°C, w czasie od 35 minut do 40 minut, następnie nagrzany materiał wsadowy (3a) umieszcza się w wykroju (2a) matrycy dolnej (2) i ściska się na młocie materiał wsadowy (3a) stemplem górnym (1) wprawionym w ruch postępowy z prędkością (Vi) wynoszącą od 8 do 10 m/s i z maksymalną energią uderzenia w zakresie od 35,96 kJ do 45,64 kJ, kształtując odkuwkę łącznika stabilizatora (3b) z maksymalnym odkształceniem w zakresie od 4,68 do 7,29.
2. Sposób kształtowania na młocie odkuwki ze stopów magnezu według zastrz. 1, znamienny tym, że materiał wsadowy (3a) nagrzewa się w piecu w temperaturze 400°C.
3. Sposób kształtowania na młocie odkuwki ze stopów magnezu według zastrz. 1 lub 2, znamienny tym, że materiał wsadowy (3a) nagrzewa się w piecu w czasie 40 minut.
PL441964A 2022-08-08 2022-08-08 Sposób kształtowania na młocie odkuwki ze stopów magnezu, w szczególności łącznika stabilizatora PL247222B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL441964A PL247222B1 (pl) 2022-08-08 2022-08-08 Sposób kształtowania na młocie odkuwki ze stopów magnezu, w szczególności łącznika stabilizatora

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL441964A PL247222B1 (pl) 2022-08-08 2022-08-08 Sposób kształtowania na młocie odkuwki ze stopów magnezu, w szczególności łącznika stabilizatora

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL441964A1 PL441964A1 (pl) 2023-10-09
PL247222B1 true PL247222B1 (pl) 2025-06-02

Family

ID=88289500

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL441964A PL247222B1 (pl) 2022-08-08 2022-08-08 Sposób kształtowania na młocie odkuwki ze stopów magnezu, w szczególności łącznika stabilizatora

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL247222B1 (pl)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004351485A (ja) * 2003-05-29 2004-12-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 金属の加工法および加工成形品
JP2008132513A (ja) * 2006-11-28 2008-06-12 Showa Denko Kk 鍛造加工方法
CN106544608A (zh) * 2016-10-19 2017-03-29 航天材料及工艺研究所 一种特厚细晶高强韧镁合金锻件的成形方法
CN106623714A (zh) * 2016-10-20 2017-05-10 南通海轶锶换热设备有限公司 镁合金制品的制造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004351485A (ja) * 2003-05-29 2004-12-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 金属の加工法および加工成形品
JP2008132513A (ja) * 2006-11-28 2008-06-12 Showa Denko Kk 鍛造加工方法
CN106544608A (zh) * 2016-10-19 2017-03-29 航天材料及工艺研究所 一种特厚细晶高强韧镁合金锻件的成形方法
CN106623714A (zh) * 2016-10-20 2017-05-10 南通海轶锶换热设备有限公司 镁合金制品的制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
PL441964A1 (pl) 2023-10-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113926973B (zh) 一种锻造大型曲拐的组合砧模及工艺
CN108296715B (zh) 一种采用锻造和增材制造复合成形金属大型构件的方法
Yoshimura et al. Precision forging of aluminum and steel
CN101422861B (zh) 一种异形深孔类零件的精密成形方法
CN110976727B (zh) 一种提高钛合金锻件组织均匀性的锻造方法
CN103157759A (zh) 圆柱齿轮温冷复合精锻塑性成型工艺
PL237778B1 (pl) Sposób kucia na młocie półfabrykatu, zwłaszcza do wytwarzania mocowania lotniczego
CN102212765B (zh) 一种在钛合金局部加载成形中获得三态组织的方法
CN102989985A (zh) 一种铝合金复杂杯形薄壁件冷挤压成形工艺
Bharti Advancement in forging process: a review
PL247222B1 (pl) Sposób kształtowania na młocie odkuwki ze stopów magnezu, w szczególności łącznika stabilizatora
US20150246393A1 (en) Method of manufacturing connecting rod by using semi-closed sinter forging
PL247368B1 (pl) Sposób kucia na młocie odkuwki ze stopów magnezu, w szczególności łącznika stabilizatora
PL247279B1 (pl) Sposób kształtowania na prasie hydraulicznej odkuwki ze stopów magnezu, w szczególności łącznika samochodowego
Kong et al. Numerical and experimental investigation of preform design in non-axisymmetric warm forming
PL247221B1 (pl) Sposób kucia odlewu kształtowego na prasie hydraulicznej, zwłaszcza do wytwarzania odkuwki łącznika samochodowego ze stopów magnezu
CN103846635A (zh) 一种汽车发动机曲轴的锻造方法
CN106134316B (zh) 大型非对称近环类锻件预制坯的成形方法
Wangchuk et al. Recent Advances in Various Types of Forging-A Research Review
PL237779B1 (pl) Sposób kształtowania na młocie półfabrykatu, zwłaszcza do wytwarzania mocowania lotniczego
WO2025219764A1 (en) Drop forging method of magnesium wheel forgings for light vehicles and a magnesium wheel forging shaped in this way
Zvonov et al. The quality improvement in manufacturing “Screw”-parts using the DEFORM-3D software
PL237782B1 (pl) Sposób kucia półfabrykatu na prasie hydraulicznej, zwłaszcza do wytwarzania mocowania lotniczego
PL237781B1 (pl) Sposób kucia półfabrykatu w przyrządzie kuźniczym na prasie hydraulicznej, zwłaszcza do wytwarzania mocowania lotniczego
WO2025219766A1 (en) The method of producing on a hydraulic press the forging of the az31 magnesium alloy wheel for light vehicles and the forging of the wheel produced according to the method