Strona główna / Badania naukowe » Projekty badawcze » Projekt rozwojowy nr R07 001 02

Projekt rozwojowy nr R07 001 02

Niekonwencjonalne rozwiązania konstrukcyjno-technologiczne w procesach wielootworowego wyciskania kształtowników z metali i stopów

2007–2009

Kierownik projektu:

dr hab. inż. Wojciech Libura, prof. nadzw.
libura@agh.edu.pl

Opis rezultatów projektu:

Przeprowadzono modelowanie numeryczne procesu wyciskania na gorąco stopów aluminium z wykorzystaniem matryc wielootworowych. W modelowaniu wykorzystano program komputerowy, oparty na metodzie elementów skończonych. Symulacje numeryczne obejmowały kilka przypadków wyciskania stopów aluminium, w tym czterootworowego i siedemnastootworowego prętów okrągłych oraz dwuotworowego wyciskania profili typu T. Warianty do modelowania dobrano dla szczególnie trudnych przypadków wyciskania spotykanych w praktyce przemysłowej. W każdym przypadku analizowano kilka wariantów geometrii matryc. Głównym kryterium w modelowaniu była jakość wyrobów, określona stabilnością ich kształtu oraz równomierność wypływu poszczególnych profili z otworów matrycy. Przeprowadzono także analizę parametrów siłowych procesu wyciskania wielootworowego.
Analizowane warianty matryc poddano badaniom laboratoryjnym na stanowisku do prób wyciskania z wykorzystaniem materiałów modelowych – wosku Filia z dodatkami, plasteliny oraz wosku pszczelego. Próby miały na celu wstępną weryfikację uzyskanych danych z modelowania numerycznego. Próby przeprowadzono z wykorzystaniem systemu rejestracji sposobu wypływu materiału z otworów matryc a także z rejestracją ciągłą parametrów siłowych procesu wyciskania. Generalnie w próbach, stwierdzono porównywalne zachowanie się materiałów modelowych i stopów aluminium wyciskanych w warunkach przemysłowych oraz uzyskano zgodność wyników z wytypowanymi wariantami matryc z modelowania numerycznego.
W oparciu o uzyskane dane z modelowania numerycznego oraz prób wyciskania na urządzeniu modelowych zaprojektowano szereg matryc do prób wyciskania przemysłowego.
Przeprowadzono próby wyciskania w warunkach przemysłowych – Grupa Kęty S.A., trudnoodkształcalnych stopów aluminium AlMg (5083), AlZn (7010) oraz stopu AlMgSi (6082) o średniej podatności do wyciskania. Ze stopu 5083 wyciskano kształtowniki typu T (teowniki) przez matryce dwuotworowe na prasie współbieżnej o nacisku 25MN. W przypadku stopu 7010 testowano matryce siedemnastootworowe, z dwoma rzędami otworów w matrycy, przez które wyciskano pręty okrągłe o średnicy 9,5 mm na prasie przeciwbieżnej o nacisku 28MN. Ze stopu 6082 wyciskano pręty okrągłe o średnicy 28 mm przez matryce czterootworowe również na prasie przeciwbieżnej o nacisku 28MN, stosując tzw. fale wodną na wybiegu prasy dla uzyskania wyrobów w stanie T5. Oceny poszczególnych matryc dokonywano poprzez analizę płynięcia materiału (równomierności wypływu z poszczególnych otworów) oraz jakości kształtowników na podstawie stabilności ich geometrii. Na podstawie przeprowadzonych prób przemysłowych wytypowano najlepsze warianty geometryczne matryc, które zapewniły uzyskanie wyrobów o odpowiedniej jakości.
Uzyskane próbach przemysłowych wyroby poddano badaniom strukturalnym oraz mechanicznym. Stwierdzono, iż w każdym wariancie badanych wyrobów, co najmniej jedna matryca zapewnia akceptowalny poziom jednorodności własności mechanicznych i struktury wyrobu.
Przeprowadzona analiza teoretyczna, symulacje numeryczne oraz badania modelowe pozwoliły na opracowanie zasad projektowania matryc wielootworowych do wyciskania metali i stopów z uwzględnieniem specyfiki materiału i kształtu wyrobu. Dane te będą bardzo przydatne w praktyce przemysłowej wyciskania metali i stopów.
Opracowano oryginalny program komputerowy, przydatny w projektowaniu matryc wielootworowych, szczególnie dla przypadków prętów okrągłych lub o kształcie zbliżonym do okrągłego.