Procesy i techniki

Produkcyjne

Professor Andrzej Matuszak

Mechanical Faculty

Institute of Production

Engineering and Automation

Bud. B9, pok. 307, tel. 3701

Materiały do studiowania



Wykłady



Literatura uzupełniająca:

Stanisław Erbel, Kazimierz Kuczyński,

Zdzisław Marciniak

Obróbka Plastyczna seria: Techniki

Wytwarzania.

PWN Warszawa 1981

Procesy i techniki
Produkcyjne –
kształtowanie plastyczne



Tematyka:



Walcowanie (Rolling)



Wyciskanie i ciągnienie (Extrusion and
Drawing)



Kucie (

Forging)



Kształtowanie blach

(Sheet Metal

Forming)



Metalurgia proszków (Powder Metallurgy)

Overview - Metal Forming

Procesess

F

in

is

h

in

g

Ingot

casting

Molten

Material

Powders

Casting

Shapes

Rolling

Forging/

Forging/

Press forming

Press forming

Stamping

Pressing

Sheet metal

forming

Continuous

Casting/Rolling

Injection

Molding

M

a

ch

in

in

g

R

a

w

M

a

te

ri

a

l

Special

Extruding

Single crystal

pulling

Firing/

Sintering

SLS

Increasing level of detail

Blow

(dmuchać)

molding

Advantages to Hot Working
(HW)



Porosity in metal is largely eliminated



Impurities (inclusions) are broken up and

distributed through the metal



Course grains are refined



Due to grain refinement, the physical

properties are generally improved

»Ductility and resistance to impact
are improved
»Strength is increased



Amount of energy necessary to

change the shape of the raw material
in a plastic state is far less than if the
material was “cold.”



Economical compared to CW

Disadvantages to HW



High working temp. can result in rapid oxidation/scaling of surface = poor

surface finish



Generally, close tolerances are hard to control



Equipment and tool maintenance costs are high

Higher friction

Tools (rolls) need to be cooled

Material handling difficult

Personnel must be protected from heat

Primary HW Processes

* Rolling

* Forging * Extrusion * Pipe & tube

manufacturing * Drawing

Advantages to HW (cont.)

*Stresses lower

*Forces smaller

*Power requirements less

*No work hardening

*Large deformations possible

*Breaks up the cast structure into preferable

forms *Closes porosity

*Sometimes the only way to create

sheet

Procesy i techniki Produkcyjne –
kształtowanie plastyczne

Rolling Process

Rotating rolls reduce the thickness of the incoming ingot

V

o

V

f

Width of Strip is w

f

Width of Strip is w

0

V

f

= V

o

(h

o

/h

f

)

h

o

h

f

F

F

N

Various rolling products

Schematic of various
rolling processes

Kalpakjian p 358

9m x 0,6m x 3
m

kę

s

kęsisk

o

Overall Process for structural
shapes

(bierny)

Ring Rolling

–Thick ring small diameter transformed into thin ring, large

diameter
–Used in Jet Engines, large ring gears
–Advantages: Circular shapes with no joins can be made with a

variety of cross sections

Andrzej Matuszak

12

Overall Process for Sheet and
Plate



Cast ingot



Scalp

(zgniatanie wstępne w celu usunięcia

zgorzeliny)

(not always)



Reheat and homogenize



Hot roll in reversing mill to ~1-2 in thick

(2 - 5

mm)



Cut off ends (alligators)



Warm roll to 0.1-2 in thick

(0,2 – 5 mm)



Heat treat to recrystallize (sometimes)



Cool



Cold roll to finish thickness



Heat treat (where appropriate)



Results in material which must be further worked

Hot Rolling and Microstructure
Development

Kalpakjian p 364

Control of Overall

Properties



Tolerance



Thickness



Operator skill/automation



Gauges measure thickness
of input and output



Computers control roll gap



Camber



Roll bending/automation



Special segmented tension
meters measure "shape"



Computers bend the rolls



Surface finish



Roll finish

Bearing reaction forces

Applied forces

Rolling Mill Design



Most commercial mills are 4 high, reversible



Small rolls in contact



Large back up rolls

provide stiffness

Method to reduce roll
deflection
Sendzimir Mill Design

Hot Rolling Process
Example



Start with 12in.

(30cm)

thick slab, 20 feet

(6 m)

long



Hot mill converts to 2 in

(5 cm)

thick slab, 120 feet

(36

m)

long with 11 passes (six forward and 5 reverse)



Front end sheared off to eliminate alligatoring



Warm mill converts this to roll of sheet 0.25 in

(6

mm)

thick, 960 feet

(300 m)

long



Rolls

(taśma w kręgach)

more easily handled by overhead

cranes to transport it to cold mills than 1000 ft

(300

m)

long slabs

Procesy i techniki Produkcyjne –
kształtowanie plastyczne

Lekcja 1: Cele

Lekcja 1: Zawartość

Lekcja 2: Zawartość



Tutaj wpisz tekst.



Możesz dodać obraz,
wykres lub inną zawartość
w prawej kolumnie, klikając
odpowiedni przycisk.



Podczas każdej lekcji może
być konieczne wyświetlenie
więcej niż jednego slajdu.
Aby dodać slajd, kliknij
polecenie Nowy slajd w
menu Wstaw lub naciśnij
przyciski CTRL+M.

Lekcja 2: Podsumowanie



Podsumuj ważne punkty.



Poświęć czas na udzielenie odpowiedzi
na pytania.

Lekcja 3: Cele



Wypisz zakładane cele tej sesji
szkoleniowej.



Każdy cel powinien być zwięźle
zdefiniowany, zawierać czasownik, a
jego wynik powinien być mierzalny.

Lekcja 3: Zawartość



Tutaj wpisz tekst.



Możesz dodać obraz,
wykres lub inną zawartość
w prawej kolumnie, klikając
odpowiedni przycisk.



Podczas każdej lekcji może
być konieczne wyświetlenie
więcej niż jednego slajdu.
Aby dodać slajd, kliknij
polecenie Nowy slajd w
menu Wstaw lub naciśnij
przyciski CTRL+M.

Lekcja 3: Podsumowanie



Podsumuj ważne punkty.



Poświęć czas na udzielenie odpowiedzi
na pytania.

Podsumowanie szkolenia



Przedstaw listę najważniejszych
zagadnień omawianych podczas całej
sesji.



Przedstaw listę materiałów, w których
uczestnicy mogą znaleźć więcej
informacji związanych z omawianym
tematem.



Przedstaw listę źródeł.

Sprawdzenie wyników
szkolenia i ocena



Przygotuj kwiz, test lub konkurs, aby
sprawdzić, czy uczestnicy przyswoili
niezbędne informacje.



Przeprowadź badania wśród
uczestników, aby sprawdzić, czy
skorzystali na szkoleniu.