Laboratorium obróbki plastycznej

Temat: Symulacja procesu kucia jako przykład procesów niestacjonarnych

1) Opis naprężenia uplastyczniającego

Naprężenie uplastyczniające jest to wielkość naprężenia, która w 1-osiowym schemacie stanu naprężenia inicjuje lub kontynuuje odkształcenie plastyczne materiału

ϕ-odkształcenie rzeczywiste

Naprężenie uplastyczniające nie jest stałe, jest funkcją parametrów charakteryzujących stan odkształcenia.

Przyczyną niejednorodności stanu naprężenia jest wpływ tarcia między narzędziem a przedmiotem.

2) Warunki wymiany ciepła

W czasie procesu kucia materiał rozgrzany jest do temperatury przeróbki plastycznej.

Styka się jednak z kowadłami które najczęściej mają temperaturę otoczenia, oraz samym otoczeniem. Stąd też powstają warunki do przepływu ciepła od materiału do narzędzi jak i do otoczenia. Są to procesy: przewodzenia, przenikania jak i promieniowania. W wyniku niejednorodności temperaturowych powstają warunki sprzyjające nierównomierności odkształceń i naprężeń w materiale.

3) Opis warunków brzegowych

Aby opisać jednoznacznie naprężenia punktu potrzeba 9 składowych

-dla ciał anizotropowych

A dla ciał izotropowych -

W celu rozwiązania równań do których zmierzają te opisane powyżej naprężenia należy określić warunki brzegowe. Jednak ze względu na złożoność powstałych równań ich analityczne rozwiązanie jest praktycznie niemożliwe.

Stąd też stosuje się inne metody rozwiązania tego zagadnienia. Prezentowana metoda polegała na umieszczeniu w kutej próbce metodą kowarkową niewielkich prętów dzięki którym można było mierzyć odkształcenie w całej objętości próbki. Jednocześnie dokonywano pomiaru temperatury za pomocą pirometru optycznego.

Po wykuciu odpowiedniej liczby próbek można było poszukać odpowiedniej zależności opisującej przebieg odkształcenia w objętości materiału pod wpływem przyłożonego naprężenia.

Mając taką zależność można z dużą dokładnością symulować procesy kucia komputerowo poprzez zadanie parametrów materiału wejściowego naniesienia siatki punktów na jego powierzchnię.

Wnioski

Dzięki symulacjom procesów kucia możliwe jest obserwowanie materiału podczas kucia. Możliwe jest także modelowanie optymalnego kształtu materiału wejściowego a także wypełnianie przez niego matrycy. Pozwala to na ogromną redukcję kosztów przygotowania do produkcji.

---