Pracovná skupina pre tuhé tvárnené diely - RWTH AACHEN UNIVERSITY Institute for Plastic Forming - nemčina
Pracovná skupina pre lisované diely sa zaoberá procesmi, ako je kovanie a valcovanie s rôznymi výskumnými zameraniami, ako je rozširovanie spektra geometrie a optimalizácia procesov. Ďalej sa vyvíjajú modely na mapovanie masívnych tvárniacich procesov, ktoré je možné použiť napríklad na vývoj procesov, na predpovedanie a zlepšovanie vlastností komponentov a na školenie.
Rozšírenie sortimentu tvarov v otvorenom kovaní
Otvorené kovanie je postupný masívny tvarovací proces, ktorý sa primárne používa na výrobu dlhých a priamych komponentov s jednoduchou prierezovou geometriou, napríklad guľatou alebo štvorcovou. Výroba zložitých komponentov otvoreným kovaním vyžaduje ďalšie kroky procesu alebo sa dá realizovať iba pri veľkom množstve obrábacej výroby. Nový procesný prístup umožňuje výrobu zložitých geometrií superponovanými pohybmi manipulátora počas kovania. Vďaka plastickému stavu napätia sú aj malé sily dostatočné na nasmerovanie toku materiálu smerom k zamýšľanej geometrii cieľa. Tento proces bol úspešne implementovaný na výrobu zakrivených a skrútených komponentov z ocele a hliníka na otvorenom kovacom systéme IBF. Tento procesný prístup umožňuje značné rozšírenie geometrického spektra v otvorenom kovaní pomocou existujúcej systémovej technológie.
Ďalšie informácie vám poskytne Paul Hibbe.
STOFF - Rýchle výpočtové modely v otvorenom kovaní
Otvorené kovanie je postupný proces formovania, pri ktorom sa pôvodná geometria prevádza na cieľovú geometriu v niekoľkých stovkách formovacích krokov. Návrh procesov kovania je založený hlavne na skúsenostiach alebo na základe jednoduchých geometrických vzťahov. To umožňuje iba geometrický návrh procesu, ktorý neumožňuje žiadne výroky o regulácii teploty, kovaní jadra alebo distribúcii veľkosti zrna. Pretože simulácia FEM je veľmi časovo náročná, vyvinul IBF rýchle výpočtové modely pre otvorené kovanie s metódou „STOFF“, ktoré umožňujú rýchly výpočet týchto cieľových hodnôt. V kombinácii s grafickým povrchom môže prebiehať návrh založený na vlastnostiach a optimalizácia kovacích procesov. Môže sa tiež použiť na vyučovacie účely, pretože je možné jasne analyzovať vzťahy medzi parametrami procesu a výslednými vlastnosťami komponentov.
Ďalšie informácie vám poskytne Fridtjof Rudolph.
STOFF - modely rýchleho kovania pre návrh procesov
Online asistenčný systém pre otvorené kovanie
Pri otvorenom kovaní je pre kvalitu komponentu veľmi dôležitý riadený tok procesu. Počas procesu kovania však nie je možné zmerať rozhodujúce vlastnosti ako veľkosť zrna, komparatívna zmena tvaru a teplotné pole v súčasti. Preto v prípade neočakávaných odchýlok od plánovanej postupnosti procesu nie je možné, aby operátor rozumne vyhodnotil účinky na cieľové hodnoty procesu a pokračoval v procese s ohľadom na cieľové hodnoty. Kvôli tomuto problému je výskumným zameraním na IBF vývoj asistenčného systému pre otvorené kovanie, ktorý umožňuje hodnotenie kvality komponentov z merateľných procesných premenných pomocou rýchlych procesných modelov pre zmenu tvaru, teplotu a veľkosť zrna. Týmto by sa mala realizovať dlhodobá vízia autonómneho riadenia procesu pre otvorené kovanie. Kovací lis IBF je modernizovaný ako demonštračný systém.
Ďalšie informácie vám poskytne Fridtjof Rudolph.
Uzatváranie dutín v otvorenom kovaní
Veľké ingoty na otvorené kovanie sa vyrábajú väčšinou odlievaním ingotov. Napriek opatreniam na zlepšenie kvality odlievania sa nemožno úplne vyhnúť chybám pri odlievaní, ako sú vzduchové otvory, bubliny plynu a póry. Jedným z cieľov otvoreného kovania je teda okrem nastavenia cieľovej geometrie a premeny liatej konštrukcie na štruktúru homogénnej deformácie aj uzavretie a zváranie týchto pórov, pričom úspech závisí vo veľkej miere od riadenia procesu. Bezpečnostné faktory založené na skúsenostiach sa dodnes zohľadňujú v špecifikáciách dodávok kovacích spoločností, ktoré majú zaručiť bezpečné uzavretie a zváranie pórov. Cieľom tohto výskumného projektu je preto vytvoriť možnosť kratšieho a efektívnejšieho návrhu procesného reťazca pomocou konečných prvkov (MKP) v spojení so spoľahlivým kritériom na utesnenie aj zváranie pórov.
Ďalšie informácie vám poskytne Paul Hibbe.
Otvorené kovanie dutých hriadeľov
V priebehu rastúceho významu obnoviteľných energií sa v posledných rokoch podiel energie generovanej veternou energiou prudko zvýšil. Zvýšenie efektívnosti systémov sa dosiahlo najmä zväčšením veľkosti systému. Výkon systémov do 6 MW vyžaduje použitie väčších generátorov, ktoré ich premieňajú na elektrickú energiu. To vedie k zvyšovaniu hmotnosti gondoly a tým k podstatne masívnejšej celkovej štruktúre. Jedným východiskovým bodom pre realizáciu ľahkej konštrukcie je nahradenie obvykle odlievaného kovaného dutého hriadeľa výrazne lepšími mechanickými vlastnosťami. V porovnaní s liatým dutým hriadeľom je možné prostredníctvom otvoreného kovania dosiahnuť zníženie hmotnosti o 50 - 60%. Za týmto účelom vyvinula spoločnosť IBF proces kovania a implementovala ho do kovárne spoločnosti IBF, ktorá s prihliadnutím na optimalizovanú mikroštruktúru umožňuje kovanie otvorených zápustiek dutých hriadeľov, ktoré sú zvnútra a zvonka presadené.
Ďalšie informácie vám poskytne Paul Hibbe.
Kovanie dutého hriadeľa
Valcovanie profilového krúžku
Profilovanie súčiastok valcovaných v krúžku je dôležitým príspevkom k výrobe súčiastok takmer v tvare siete, pomocou ktorej je možné na jednej strane ušetriť čas pri obrábaní a na druhej strane ušetriť materiál. V zásade môžu byť krúžky profilované axiálne a radiálne na všetkých štyroch stranách prierezu, v závislosti od nasledujúcej oblasti použitia. V závislosti od typu zvoleného profilu a geometrie krúžku vznikajú v procese rôzne ťažkosti, ako napríklad dosiahnutie požadovaného vyplnenia profilu alebo kužeľovitosti v priereze.
V Ústave pre tvárnenie plastov sa vyvíjajú a numericky a experimentálne testujú stratégie vo vlastnej prstencovej valcovni, ktoré umožňujú stabilný proces na dosiahnutie požadovanej konečnej geometrie. Z tohto dôvodu sa zváži návrh nástroja aj predlisku a vykonajú sa úpravy samotnej stratégie procesu.
Ďalšie informácie vám poskytne Stefan Günther.
Valcovanie krúžkov profilovaného prierezu
Flexibilné radiálne valčekové krúžky na výrobu neosovo symetrických bezšvíkových krúžkov
Valcovanie krúžkov, ktoré má čo najmenší tvar, aby sa minimalizovali náklady na materiál a obrábanie, má dnes značný ekonomický a ekologický význam. Priemyselne dosiahnuteľné geometrie krúžkov takmer čistého tvaru, ktoré je možné dosiahnuť, boli doteraz výlučne rotačne symetrické, aj keď existujú aj aplikácie s objemovým rozdelením, ktoré sa mení v obvodovom smere, napríklad excentrické krúžky s takmer lineárnym profilom hrúbky steny. Tieto komponenty sa doteraz vyrábali procesmi obrábania, kovania za tepla alebo odlievania, v závislosti od veľkosti komponentov, s nevýhodami, pokiaľ ide o spotrebu materiálu, flexibilitu procesu alebo mechanické vlastnosti.
Cieľom projektu je ďalej rozvíjať proces valcovania krúžkov takým spôsobom, ktorý umožňuje výrobu výstredných geometrií krúžkov v tvare takmer čistej siete. Týmto spôsobom je možné ušetriť materiál predovšetkým na výrobu veľkých komponentov bez obmedzenia flexibility procesu alebo vlastností vyrobených komponentov.
Ďalšie informácie vám poskytne Stefan Günther.
Rolovanie pružných krúžkov - výstredné krúžky
Vyšetrovanie ovplyvňujúcich premenných pri valcovaní krúžkov
Výskumný projekt s názvom „Analýza faktorov ovplyvňujúcich poškodenie materiálu pri procesoch valcovania krúžkami“ bol úspešne ukončený. Získané výsledky sú stručne zhrnuté nižšie:
Projekt (IGF č. 19316) bol podporený Združením železiarov (VDEh) a financovaný AiF v rámci programu na podporu výskumu priemyselnej komunity (IGF) spolkovým ministerstvom hospodárstva a energetiky na základe uznesenia nemeckého Spolkového snemu.
Všetky práce a výsledky sú podrobne uvedené v záverečnej správe. To možno požadovať od výskumného združenia VDEh s odkazom na IGF č. 19316.
Valcovanie krúžkov z kompozitných materiálov
Kombináciou rôznych materiálov v jednom obrobku ponúkajú materiálové kompozity príležitosť splniť miestne odlišné požiadavky výberom materiálov šitých na mieru. Ťažko je možné zosúladiť požiadavky z hľadiska mechanických, tepelných alebo chemických vlastností alebo je možné znížiť náklady na komponenty kombináciou vysokokvalitných a lacných materiálov.
Aj pre veľké bezšvové krúžky existuje potenciál realizovať vlastnosti produktu na mieru prostredníctvom materiálových kompozitov, napríklad tvrdých a odolných pracovných plôch s tvárnym jadrom. Cieľom projektu valcovania kompozitných krúžkov je pomocou simulácií a experimentov identifikovať kľúčové vzťahy medzi procesnými premennými a vlastnosťami materiálov pre výrobu kompozitov pomocou krúžkovania a popísať ich pomocou modelov tak, aby z nich bolo možné odvodiť vhodné stratégie valcovania a identifikovať prípustné okná procesu.
Ďalšie informácie vám poskytne Stefan Günther.