Come calcolare la forza di forgiatura in forgiatura chiusa?

La forgiatura a dapi chiusa è un processo di produzione cruciale che è stato ampiamente utilizzato in vari settori grazie alla sua capacità di produrre parti metalliche di alta qualità e complesse. Come fornitore di forgiature a dapi chiuso, capire come calcolare la forza di forgiatura è essenziale per garantire l'efficienza e la qualità del processo di forgiatura. In questo blog, approfondiremo i metodi e i fattori coinvolti nel calcolo della forza di forgiatura in forgiatura chiusa.

Importanza del calcolo della forza di forgiatura

Prima di saltare nei metodi di calcolo, è importante capire perché il calcolo della forza di forgiatura è così significativo. La forza di forgiatura influisce direttamente sulla selezione delle apparecchiature di forgiatura. Se la forza calcolata viene sottovalutata, l'apparecchiatura potrebbe non essere in grado di modellare completamente il pezzo, con conseguente riempimento incompleto della cavità del dado, che porta a parti difettose. D'altra parte, sopravvalutare la forza di forgiatura può portare all'uso di attrezzature di forgiatura troppo grandi e costose, aumentando i costi di produzione. Inoltre, un corretto calcolo della forza di forgiatura aiuta a ottimizzare il processo di forgiatura, migliorando la qualità e le proprietà meccaniche delle parti forgiate.

Fattori che influenzano la forza di forgiatura

Diversi fattori influenzano la forza di forgiatura nella forgiatura a dapi chiusa.

• Proprietà materiali: I metalli diversi hanno sollecitazioni di flusso diverse. Ad esempio, l'alluminio ha una sollecitazione di flusso relativamente bassa rispetto all'acciaio. La sollecitazione di flusso di un materiale è influenzata da fattori come la temperatura, la velocità di deformazione e la dimensione iniziale della grana del materiale. A temperature elevate, lo stress di flusso della maggior parte dei metalli diminuisce, rendendoli più facili da deformare.
• Morire geometria: La forma e le dimensioni della cavità del dado svolgono un ruolo cruciale. Gli stampi a forma di complessi con cavità profonde o angoli affilati richiedono forze di forgiatura più elevate perché il metallo deve fluire in queste aree difficili da raggiungere. Il rapporto tra l'area trasversale del pezzo e l'area della cavità della matrice influisce anche nella forza di forgiatura. Una maggiore riduzione dell'area cross -sezionale durante la forgiatura richiede generalmente una forza più elevata.
• Attrito: L'attrito tra il pezzo e la superficie della matrice è un altro fattore importante. L'alto attrito può impedire il flusso del metallo, aumentando la forza di forgiatura. I lubrificanti vengono spesso utilizzati per ridurre l'attrito, il che a sua volta riduce la forza di forgiatura richiesta e migliora la finitura superficiale della parte forgiata.

Metodi di calcolo

Formule empiriche

Uno dei modi più semplici per stimare la forza di forgiatura è l'uso di formule empiriche. Queste formule si basano su dati sperimentali ed esperienza pratica. Una formula empirica comunemente usata per la forgiatura a mazza chiusa è:

[F = k \ tempi a \ tempe \ sigma_ {f}]

Laddove (f) è la forza di forgiatura, (a) è l'area proiettata della parte forgiata sul piano orizzontale, (\ sigma_ {f}) è lo stress di flusso del materiale e (k) è un coefficiente che tiene conto di fattori come la geometria, l'attrito e la complessità del processo di forgiatura. Il valore di (k) in genere varia da 1,5 a 3. Per i conflitti di forma semplice con buona lubrificazione, (k) può essere più vicino a 1,5, mentre per i rinforzi di forma complessa con grande attrito, (k) può avvicinarsi a 3.

Lo stress di flusso (\ sigma_ {f}) può essere determinato dalle tabelle della proprietà del materiale o utilizzando equazioni costitutive che mettono in relazione la sollecitazione di flusso alla temperatura, alla deformazione e alla velocità di deformazione. Ad esempio, l'equazione costitutiva di Johnson - Cook è ampiamente utilizzata per descrivere lo stress di flusso dei metalli in condizioni diverse:

[\ Sigma_ {f} = \ Left (a + b \ epsilon^{n} \ a destra) \ Left (1 + c \ ln \ dot {\ epsilon}^{*} \ a destra) \ a sinistra (1 - t^{*m} \ a destra)]

dove (a), (b), (c), (n) e (m) sono costanti specifiche del materiale, (\ epsilon) è la deformazione in plastica, (\ dot {\ epsilon}^{}) è la velocità di deformazione senza dimensioni e (t^{}) è la temperatura senza dimensioni.

Metodo superiore

Il metodo più alto è un approccio più teorico per il calcolo della forza di forgiatura. Questo metodo si basa sul principio del lavoro virtuale. Presuppone un campo di velocità cinematicamente ammissibile per il flusso di metallo durante la forgiatura e quindi calcola il lavoro esterno richiesto per deformare il metallo. La soluzione limitata superiore fornisce un limite superiore della forza di forgiatura.

I passaggi di base del metodo più alto sono i seguenti:

1. Assumi un campo di velocità: Si assume un campo di velocità ragionevole che soddisfa le condizioni al contorno del processo di forgiatura. Ad esempio, nel caso della forgiatura assimmetrica, si può assumere un campo di velocità di flusso radiale.
2. Calcola la dissipazione dell'energia interna: La dissipazione di energia interna dovuta alla deformazione plastica del metallo viene calcolata in base al campo di velocità ipotizzato e alla sollecitazione di flusso del materiale.
3. Calcola la dissipazione dell'energia di attrito: L'energia dissipata a causa dell'attrito tra il pezzo e la superficie della matrice viene calcolata.
4. Applicare il principio del lavoro virtuale: La forza di forgiatura viene quindi determinata equiparando il lavoro esterno totale alla somma della dissipazione di energia interna e la dissipazione dell'energia di attrito.

Il metodo più alto è più complesso rispetto all'approccio della formula empirica ma può fornire risultati più accurati, specialmente per i rinforzi di forma complessa.

Analisi degli elementi finiti (FEA)

L'analisi degli elementi finiti è un potente metodo numerico per calcolare la forza di forgiatura. Il software FEA può simulare l'intero processo di forgiatura, tenendo conto delle proprietà del materiale, della geometria, dell'attrito e degli effetti termici.

Il processo di utilizzo della FEA per il calcolo della forza di forgiatura prevede in genere i seguenti passaggi:

1. Modellazione: Un modello 3D del pezzo e il dado viene creato utilizzando il software CAD e quindi importato nel software FEA.
2. Definizione materiale: Le proprietà del materiale del pezzo, come la relazione di sollecitazione del flusso, sono definite nel software FEA.
3. Condizioni al contorno: Le condizioni al contorno, incluso il movimento della matrice, sono specificate l'attrito tra il pezzo e il dado e la temperatura iniziale del pezzo.
4. Generazione di mesh: Il pezzo e il dado sono divisi in piccoli elementi finiti. Una mesh più fine fornisce generalmente risultati più accurati ma richiede più tempo computazionale.
5. Simulazione e analisi: Il software FEA risolve quindi le equazioni che regolano la deformazione del metallo e calcola la forza di forgiatura in funzione della corsa di forgiatura.

FEA può fornire informazioni dettagliate sul flusso metallico, sulla distribuzione delle sollecitazioni e sulla distribuzione della temperatura durante il processo di forgiatura, il che è molto utile per ottimizzare il processo di forgiatura e migliorare la qualità delle parti forgiate.

Reale - applicazione mondiale nella nostra attività

Come fornitore di forgiature chiuse, incontriamo spesso vari tipi di forgiamenti, comeFORGERE CHIUSOEAttrezzatura forgiata. Per ogni progetto, analizziamo prima la progettazione della parte e determiniamo il metodo più appropriato per calcolare la forza di forgiatura.

Per i conflitti semplici, di solito iniziamo con il metodo della formula empirica per ottenere una stima rapida della forza di forgiatura. Questo ci aiuta nella selezione iniziale di attrezzature di forgiatura. Se la parte ha una forma più complessa o se abbiamo bisogno di risultati più accurati, potremmo utilizzare il metodo o la FEA superiore.

In caso diImpressione muore forgiando, Laddove il dado ha un'impressione specifica per modellare la parte, prestiamo particolare attenzione alla geometria e all'attrito. Usiamo i lubrificanti per ridurre l'attrito e ottimizzare il design del dado per garantire che il metallo possa fluire senza intoppi nell'impressione. Calcando con precisione la forza di forgiatura, possiamo garantire che il processo di forgiatura venga eseguito in modo efficiente e che i prodotti finali soddisfino gli standard di alta qualità richiesti dai nostri clienti.

Conclusione

Calcolare la forza di forgiatura in forgiatura a dapi chiusa è un compito complesso ma essenziale. Considerando fattori come le proprietà del materiale, la geometria e l'attrito e utilizzando metodi di calcolo appropriati come le formule empiriche, il metodo superiore o l'analisi degli elementi finiti, possiamo stimare accuratamente la forza di forgiatura. Questo ci aiuta come fornitore di forgiature a dapi chiuso per selezionare l'attrezzatura di forgiatura giusta, ottimizzare il processo di forgiatura e produrre parti forgiate di alta qualità.

Se hai bisogno di elementi di alta qualità e desideri discutere i tuoi requisiti specifici, ti diamo il benvenuto a contattarci per l'approvvigionamento e ulteriori negoziati. Ci impegniamo a fornirti le migliori soluzioni e prodotti nel campo della forgiatura chiusa.

Riferimenti

• Dieter, GE (1988). Metallurgia meccanica. McGraw - Hill.
• Kalpakjian, S., & Schmid, SR (2008). Ingegneria e tecnologia di produzione. Pearson Prentice Hall.
• Kobayashi, S., OH, Si e Altan, T. (1989). FORMAZIONE DEL METALE E METODO ELEMENTO FIMITE. Oxford University Press.