Abstract

Această lucrare oferă o revizuire a metodelor dezvoltate de-a lungul anilor pentru reducerea forțelor de lucru pentru procesele de formare a metalelor de precizie. Forjarea precisă implică, în mod normal, matrițe de cavitate complet închise sau aproape complet închise, fără tiraj sau minim, ceea ce face ca caracteristicile extremităților să fie greu de umplut și necesită sarcini mari. Mijloacele de minimizare a sarcinii, pentru a spori durata de viață a sculei sau pentru a reduce capacitatea de presare sunt cruciale pentru succesul proceselor de forjare de precizie. Concentrația principală a acestui studiu este pe caracteristicile de proiectare care pot fi încorporate în scule și/sau piese de prelucrat pentru a ajuta la minimizarea sarcinii de forjare în timp ce se realizează umplerea completă a matriței. Metodele de reducere a sarcinii sunt prezentate folosind în principal exemple de forjare a angrenajului de precizie, care este reprezentativă pentru forjarea de precizie a altor componente aximetrice cu formă periferică complexă. Metodele revizuite sunt împărțite în categoriile de (i) proiectarea de țevi, (ii) proiectarea instrumentelor și (iii) proiectarea proceselor. Sunt prezentate efectele lor asupra forjării reducerii sarcinii pentru forjarea de precizie, împreună cu opiniile autorilor cu privire la beneficiile, dezavantajele și aplicabilitatea fiecăruia.

forjarea

Descărcați pentru a citi textul complet al articolului

Referințe

Behrens BA, Knigge J (2010) Proiect UE MagForming: dezvoltarea unui proces de forjare a magneziului pentru aplicații aeronautice, de la conferință Magneziu: a 8-a Conferință internațională privind aliajele de magneziu și aplicațiile acestora, ISBN: 978-3-527-32732-4

Samanta SK (1976) Helical gear: a noble method of manufacturing it, Proceedings 4th North American Research Conference, Battele’s Columbus Labs, Columbus, Ohio, SUA, Society of Manufacturing Engineers, pp. 199–205

Choi J, Cho H, Kwon H (1994) Un nou proces de extrudare pentru angrenaje elicoidale: studiu experimental. J Mater Process Technol 44 (1-2): 35-53

Choi JC, Choi Y (1998) Un studiu privind forjarea roților dințate externe: analize și experimente la limita superioară. Int J Mach Tool Manu 38 (10-11): 1193-1208

Mathas K (2005) Forging forward for gear applications, Gear Solutions, Accessed Online (6/5/13) la http://gearsolutions.com/article/detail/5550/title/forging-ahead-for-gear-applications

Yang TS (2009) Predicția sarcinii maxime de formare și a dimensiunilor paletei utilizând o rețea abductivă și simularea metodei elementelor finite a unei forjări elicoidale în formă de rețea aproape de plasă. Proc Inst Mech Eng, Partea B: J Eng Manuf 233 (3): 289–301

Choi JC, Choi Y (1999) Forjare de precizie a angrenajelor cu piston cu relief interior. Int J Mach Tool Manu 39 (10): 1575–1588

Alves ML, Rodrigues JMC, Martins PAF (2001) Forjarea la rece a uneltelor: investigație experimentală și teoretică. Finite Elem Anal Des 37 (6-7): 549-555

Doege E, Nagele H (1994) Simulare FE a procesului de forjare de precizie a angrenajelor conice. CIRP Ann Manuf Technol 43 (1): 241–244

Dean TA (2000) Formarea netă a angrenajelor. Mater Des 21 (4): 271-278

Shan DB, Xu WC, Lu Y (2004) Studiu privind tehnologia de forjare de precizie pentru o forjare din aliaj ușor de formă complexă. J Mater Process Technol 151 (1-3): 289-293

Jin J, Xia JC, Wang XY, Hu GA, Liu H (2009) Proiectare matriță pentru forjare cu precizie la rece a angrenajului conic pe baza metodei elementelor finite. J Cent S Univ Technol 16 (4): 546-551

Miller RC (1967) Forjare pneumatică-mecanică - stadiul tehnicii, prima conferință internațională a Centrului pentru formarea energiei înalte. Universitatea din Denver, Estes Park

Moriguchi I (1992) Forjarea la rece a uneltelor și a altor forme complexe. J Mater Process Technol 35 (3-4): 439-450

Tuncer C, Dean TA (1988) Forjare de precizie a pieselor goale în matrițe noi. J Mech Work Technol 16 (1): 39-50

Tuncer C, Dean TA (1985) Alternative de proiectare a matrițelor pentru forjare de precizie în cavități de matrițe complet închise, Proceedings of the 25th International Machine Tool Design and Research Conference., Birmingham, aprilie 1985, pp. 479-483

Sadeghi MH, Dean TA (1990) Analiza ejecției în forjare de precizie. Int J Mach Tools Fabricare 30 (4): 509-519

Ibhadode AOA, Dean TA (1988) Caracteristici de umplere a colțurilor în forjare de precizie. Int J Mach Tools Fabricare 28 (2): 103–122

Tuncer C, Dean TA (1987) Alternative de proiectare a matrițelor pentru forjarea cu precizie a pieselor goale. Int J Mach Tools Manuf 27 (1): 65–76

Hu CL, Liu QK, Zhao Z, Chen J, Wu GM (2010) Procesul de forjare în doi pași a angrenajului cu piston bazat pe o mișcare rigidă paralelă. J Shanghai Jiaotong Univ (Știință) 15 (2): 241–244

Kim YJ, Chitkara NR (2001) Determinarea formei preformei pentru a îmbunătăți precizia dimensională a formei de coroane forjate într-un proces de forjare cu matriță închisă. Int J Mech Sci 43 (3): 853-870

Ohga K, Kondo K, Jitsunari T (1982) Cercetări privind forjarea matriței de precizie utilizând fluxul divizat (al doilea raport, studiu experimental al proceselor care utilizează axa de relief și gaura de relief). Buletinul JSME 25 (209): 1836–1842

Ohga K, Kondo K (1982) Cercetări privind forjarea matriței de precizie utilizând primul raport cu flux divizat, analiza teoretică a proceselor care utilizează axa de relief a fluxului și gaura de relief. Bull JSME 25 (209): 1828-1835

Cai J, Dean TA, Hu ZM (2004) Modele alternative de matrițe în forjarea în formă de plasă a uneltelor. J Mater Process Technol 150 (1-2): 48-55

Hu ZM, Dean TA (2000) Câteva aspecte ale forjării în formă de rețea a uneltelor, în: Lucrările celui de-al doilea seminar internațional privind forjarea de precizie, Osaka

Wei FENG, Lin HUA (2011) Optimizarea multi-obiectivă a parametrilor procesului pentru forjarea cu precizie a angrenajului elicoidal, utilizând metoda Taguchi. J Mech Sci Technol 25 (6): 1519-1527

Feng W, Hua L, Han XH (2012) Analiza și simularea elementelor finite pentru forjarea cu precizie la rece a unui angrenaj elicoidal. Journal of Central South University 19: 3369–3377

Hansen N (1977) Efectul dimensiunii și tensiunii granulelor asupra tensiunii de curgere la tracțiune a aluminiului la temperatura camerei. Acta Metall 25: 863–869

Abdel-Rahman ARO, Dean TA (1981) Calitatea formelor de roți dințate forjate la cald. Partea 1: proprietăți mecanice și metalurgice. Int J Mach Tool Des Res 21 (2): 109-127

Yang, T. S., Chang, S. Y., Wang, J. H., (2010) Predicțiile sarcinii maxime de forjare și a stresului efectiv pentru materialul de întărire a deformării de forjare a angrenajului elicoidal aproape de formă de plasă, 2010 A doua conferință internațională de inginerie și tehnologie a computerelor (ICCET), Vol. 6, pp. 628

Altan T, Ngaile G, Shen G (2004) Forjare la rece și la cald: elemente fundamentale și aplicații, ASM International, ISBN: 0-87170-805-1

Ogawa N, Shiomi M, Osakada K (2002) Limitarea formării aliajului de magneziu la temperaturi ridicate pentru forjare de precizie. Int J Mach Tool Manu 42 (5): 607–614

Reza Kashyzadeh K, Amiri Asfarjani A, Hosseinzade A, Hossein Pour K (2012) Investigație numerică a influenței fricțiunii, a modulului și a numărului de dinți în procesul de forjare a unui angrenaj cu piston. Adv Mater Res 472: 2116–2120

Hu Y, Wang L, Politis DJ, Masen MA (2017) Dezvoltarea unui model interactiv de fricțiune pentru predicția comportamentului de rupere a lubrifianților în timpul uzurii glisante. Tribol Int 110: 370–377

Shao Y, Lu B, Ou H, Ren F, Chen J (2014) Optimizare evolutivă a proiectării preformei de forjare utilizând criteriul bazat pe tulpină. Int J Adv Manuf Technol 71: 69–80

Sedighi M, Tokmechi S (2008) O nouă abordare a proiectării preformei în procesul de forjare a pieselor complexe. J Mater Process Technol 197 (1): 314-324

Han CS, Grandhi RV, Srinvasan R (1993) Proiectare optimă a forjării formelor matriței utilizând analiza elementelor finite neliniare. Am Inst Aeronaut Astronaut J 31 (4): 774–781

Zhao G, Ma X, Zhao X, Grandhi RV (2004) Studii privind optimizarea proceselor de formare a metalelor folosind metode de analiză a sensibilității. J Mater Process Technol 147 (2): 217-228

Zhao G, Wright E, Grandhi RV (1995) Forjarea proiectării preformei cu controlul complexității formei în simularea deformării înapoi. Int J Mach Tools Manuf 35: 1225–1239

Teterin GP, ​​Tarnovsky IJ, Chechik AA (1966) Criteriul complexității configurației forjărilor. Kuznechno-Shtanmpovochnoe Proizvodstvo 7: 6–8 (în rusă)

Chitkara NR, Bhutta MA (1996) Forjare de formă aproape netă a formelor de angrenaje cu vârf: o analiză și câteva experimente. Int J Mech Sci 38 (8): 891-916

Tong S, Muramatsu T, Mun CC, Xia AS, Enggalhardjo M, (2001) Forjare la rece de precizie - metode inovatoare pentru reducerea presiunii de lucru. Rapoarte tehnice SIMTech, PT/01/042/PMF

Kondo K, Jitsunari T, Ohga K (1985) Investigații privind forjarea matriței la rece a unui angrenaj care utilizează fluxul divizat (primul raport, examinarea stării aplicabile pentru angrenajele cu piston). Buletinul JSME 28 (244): 2442–2450

Avitzur B (1969) Limitează analiza forjării discurilor și benzilor. Int J Mach Tool Des Res 9 (2): 165–195

Qingping Z, Huanyong C, Yuzeng W (2010) Proiectarea procesului pentru forjarea cu precizie la rece a uneltelor conice, de la conferință. Conferința internațională privind producția și automatizarea digitală, pp. 114-116

Ohga K, Kondo K, Jitsunari T (1982) Cercetări privind forjarea matriței de precizie utilizând fluxul divizat (al treilea raport, studiul unei combinații optime prin „metoda în doi pași” propusă din nou). Bull JSME 25 (209): 1843-1850

Tuncer C, (1985) piese goale de forjare de precizie, dr. Teză, Departamentul de Inginerie Mecanică, Universitatea din Birmingham, Marea Britanie

Hu C, Wang K, Liu Q (2007) Studiu privind o nouă schemă tehnologică pentru forjarea la rece a angrenajelor cu piston. J Mater Process Technol 187: 600–603

Song JH, Im YT (2007) Proiectarea procesului de forjare cu matriță închisă a angrenajului conic prin analize cu elemente finite. J Mater Process Technol 192: 1-7

Osakada K, Wang X, Hanami S (1997) Forjare de precizie a splinei prin forjare matriță fără flash cu matriță acționată axial. CIRP Annals-Manufacturing Technology 46 (1): 209–212

Wang X, Osakada K, Hanami S (1996) Proces de forjare a formei netei cu container cu acționare axială, În lucrările celei de-a 5-a Conferințe internaționale de tehnologie pentru plasticitate, Vol. 1, pp. 429–432

Ohga K, Kondo K, Jitsunari T (1983) Cercetări privind forjarea matriței de precizie utilizând fluxul divizat (raportul 4, influența restricționării unui flux centripet). Buletinul JSME 26 (218): 1434–1441

Cai J, (2001) Forjare de precizie și postprelucrare a roților dințate, teză de doctorat, Universitatea din Birmingham, Marea Britanie

Lee SR, Lee YK, Park CH, Yang DY (2002) O nouă metodă de proiectare a preformei în forjare la cald prin utilizarea teoriei câmpului electric. Int J Mech Sci 44 (4): 773-792

Cai J, (2001) Forjare de precizie și postprelucrare a roților dințate, teză de doctorat, Universitatea din Birmingham, Marea Britanie

Kim C, Park CW (2006) Dezvoltarea unui sistem expert pentru forjarea la rece a produsului aximetric. Int J Adv Manuf Technol 29: 459–474

Zhu F, Wang Z, Lv M (2016) Metoda de optimizare multi-obiectivă a parametrilor procesului de forjare de precizie pentru a controla calitatea formării. Int J Adv Manuf Technol 83: 1763–1771

Wu CY, Hsu YC (2002) Proiectarea optimă a formei unei matrițe de forjare prin extrudare utilizând o rețea polinomială și un algoritm genetic. Int J Adv Manuf Technol 20: 128–137

Chen X, Jung D (2008) Proces de forjare la cald a angrenajului proiectare robustă bazată pe metoda elementelor finite. J Mech Sci Technol 22 (9): 1772–1778

Oktem H, Erzurumlu T, Uzman I (2007) Aplicarea tehnicii de optimizare Taguchi în determinarea parametrilor procesului de turnare prin injecție a plasticului pentru o piesă cu coajă subțire. Mater Des 28 (4): 1271–1278

Kondo K, Ohga K (1995) Forjare cu matriță de precizie la rece a unei roți dințate prin metoda fluxului divizat. Int J Mach Tools Manuf 35 (8): 1105–1113

Zhang ZH, Liu XH, Xie JX (2005) Forjare prin matriță super-plastică a unui angrenaj de precizie fin din sticlă metalică în vrac bazată pe Zr. Chin J Mech Eng 41 (3): 151–154

Zhang Z, Xie J (2006) O simulare numerică a procesului de forjare a matrițelor super-plastice pentru unelte de fixare din sticlă metalică în vrac bazate pe Zr. Mater Sci Eng A 433 (1): 323-328

Jung SY, Kang MC, Kim C, Kim CH, Chang YJ, Han SM (2009) Un studiu privind extrudarea printr-un proces în doi pași pentru fabricarea uneltelor elicoidale. Int J Adv Manuf Technol 41 (7-8): 684-693

Hartley P, Pillinger I (2006) Simulare numerică a procesului de forjare. Comput Methods Appl Mech Eng 195 (48): 6676–6690

Nowak J, Madej L, Ziolkiewicz S, Plewinski A, Grosman F, Pietrzyk M (2008) Dezvoltare recentă în tehnologia de forjare orbitală. Int J Mater Form 1 (1): 387-390

Guangchun W, Guoqun Z (2002) Simularea și analiza forjării rotative a unei piese de lucru inelare utilizând metoda elementelor finite. Finite Elem Anal Des 38 (12): 1151–1164

Liu G, Yuan SJ, Wang ZR, Zhou DC (2004) Explicația efectului ciupercilor în forjarea rotativă a unui cilindru. J Mater Process Technol 151 (1): 178–182

Groche P, Fritsche D, Tekkaya EA, Allwood JM, Hirt G, Neugebauer R (2007) Formarea în vrac incrementală a metalelor. CIRP Annals-Manuf Technol 56 (2): 635-656

Li G, Jinn JT, Wu WT, Oh SI (2001) Dezvoltare recentă și aplicații ale modelării tridimensionale a elementelor finite în procesele de formare în vrac. J Mater Process Technol 113 (1): 40-45

Hirt G, Kopp R, Hofmann O, Franzke M, Barton G (2007) Implementarea unei metode multi-mesh de înaltă precizie pentru formarea în vrac a metalelor. CIRP Annals-Manuf Technol 56 (1): 313-316

Bruschi S, Casotto S, Dal Negro T, Icarelli R (2005) Modelarea comportamentului materialului în procesele de formare în vrac, Lucrările celei de-a VIII-a Conferințe internaționale privind tehnologia plasticității, Octombrie 2005, Verona

Munshi M., Shah K., Cho H., Altan T., Analiza elementelor finite a formării orbitale utilizate în asamblarea axului/inelului interior, Proceedings of the 8th International Conference on Plasticity Technology, octombrie 2005, Verona, Italia

Korbel A, Bochniak W (2004) Rafinarea și controlul elementelor structurii metalice prin deformare plastică. Scr Mater 51 (8): 755-759

Korbel A, Bochniak W (2000) Metoda de formare a materialelor din material plastic, brevetul SUA nr. Brevet Nr. 5.737.959 (1998). Brevetul european nr. 0711210

Oliferuk W, Korbel A, Bochniak W (2001) Bilanțul energetic și localizarea tulpinii macroscopice în timpul deformării plastice a metalelor policristaline. Mater Sci Eng A 319: 250–253

Bochniak W, Korbel A, Szyndler R, Hanarz R, Stalony-Dobrzański F, Błaż L, Snarski P (2006) Nouă metodă de forjare a angrenajelor conice din oțel structural. J Mater Process Technol 173 (1): 75-83

Korbel A (1998) Cursuri și prelegeri CISM, vol. 268. Springer Wien, New York, p. 21

Korbel A, Martin P (1988) Evenimente microstructurale de localizare a tulpinii macroscopice în eșantioane de tracțiune pre-antrenate. Acta Metall 36 (9): 2575–2586

Matsumoto R, Kou J, Utsunomiya H (2017) Reducerea sarcinii de forjare axială prin oscilația torsională de joasă frecvență la supărarea la rece. Int J Adv Manuf Technol 93: 933-943

Pohlman R, Lehfeldt E (1966) Influența vibrațiilor ultrasonice asupra fricțiunii metalice. Ultrasonics 4: 178–185

Lucas M (1996) Sensibilitatea la vibrații în proiectarea matrițelor de formare cu ultrasunete. Ultrasonics 34 (1): 35-41

Maeno T, Osakada K, Mori K (2011) Reducerea frecării în comprimarea plăcilor prin pulsația sarcinii. Int J Mach Tool Manu 51: 612–617

Maeno T, Mori K, Hori A (2014) Aplicarea pulsației de sarcină utilizând servo-presă pe forjarea plăcilor de piese din oțel inoxidabil. J Mater Process Technol 214: 1379–1387

Maeno T, Mori K, Ichikawa Y, Sugawara M (2017) Utilizarea lubrifiantului lichid pentru extrudarea înapoi a cupei cu spline interne folosind mișcare pulsatorie. J Mater Process Technol 244: 273-281

Dean TA, Shergold MD (1990) Colaborarea universitate/industrie duce la instalații de producție de forje de precizie. Metallurgia 57 (8): 322-324