Modelování tvářecích procesů - nové možnosti laboratorního tváření



Podobné dokumenty
Hydraulické a ruční lisy. Hydraulické lisy Unicraft Hydraulické lisy Metallkraft Ruční lisy quantum

NOVÉ ZKUŠEBNÍ ZAŘÍZENÍ PRO TRIBOLOGICKOU ZKOUŠKU ZALISOVÁNÍ ZA ROTACE

Technologické procesy (Tváření)

3D SIMULACE PĚCHOVÁNÍ A PRODLUŽOVÁNÍ KOVÁŘSKÉHO INGOTU I 45

KONSTRUKČNÍ NÁVRH HYDRAULICKÉHO LISOVACÍHO ZAŘÍZENÍ PRO VÝUKOVÉ ÚČELY SVOČ FST 20010

testing equipment for quality management

TVÁŘENÍ ZA STUDENA STŘÍHÁNÍ. Mezi tváření za studena patří:

ÁVRH HLI ÍKOVÉ VÝZTUHY A DEFOELEME TU SVOČ FST 2009

Tváření za tepla. Jedná se o proces, kdy na materiál působíme vnějšími silami a měníme jeho tvar bez porušení celistvosti materiálu.

CENTRUM ROZVOJE STROJÍRENSKÉHO VÝZKUMU LIBEREC

Hydraulické lisy Lis HL 20.21

07-TECHNICKÉ SPECIFIKACE

Elektrické stroje řady ALLROUNDER

2. BUDIČE. Experimentální metody přednáška 2 Budiče

TEPELNÉ ZPRACOVÁNÍ KONSTRUKČNÍCH OCELÍ SVOČ Jana Martínková, Západočeská univerzita v Plzni, Univerzitní 8, Plzeň Česká republika

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI FAKULTA STROJNÍ BAKALÁŘSKÁ PRÁCE. Akademický rok 2012/2013 Jiří KOTTEK

TEKUTINOVÉ POHONY. Pneumatické (medium vzduch) Hydraulické (medium kapaliny s příměsí)

Radek Knoflíček 45. KLÍČOVÁ SLOVA: Hydraulický lis, hydropneumatický akumulátor, mezní stav konstrukce, porucha stroje.

TÉMATICKÉ OKRUHY KE SZZ 2013/14 ING PLASTIKÁŘSKÁ TECHNOLOGIE

Ing. Martin Šindelář. Téma disertační práce: SLEDOVÁNÍ TECHNICKÉHO STAVU ZÁVĚSU KOLA VOZIDLA. Školitel: Doc. Ing. Ivan Mazůrek CSc.

Stacionární litinový kotel pro přetlakové hořáky GN 1. Návod k montáži a obsluze

Hydraulické lisy t

KATEDRA KONSTRUOVÁNÍ STROJŮ DISERTAČNÍ PRÁCE

ZÁKLADNÍ ÚDAJE O PROJEKTU CRSV

Studentská 1402/ Liberec 1 tel.: cxi.tul.cz

OPTIMALIZACE SVAŘOVACÍCH PARAMETRŮ PŘI ODPOROVÉM BODOVÉM SVAŘOVÁNÍ KOMBINOVANÝCH MATERIÁLŮ

Bending tool for conduit box

Proporcionální řízení: průvodce pro uživatele

STROJNÍ KOVÁNÍ Dělíme na volné a zápustkové.

OVMT Mechanické zkoušky

Návrh řešení a eliminace deformací u tlakově litých rámů bezpečnostních interkomů ze slitiny zinku

Zvýšení spolehlivosti závěsného oka servomotoru poklopových vrat plavební komory

Lisy působí na tvářený materiál klidným tlakem a prokovou materiál v celém průřezu. Oproti bucharům je práce na nich bez rázů a bezpečnější.

Strojní inženýring HYDRAULICKÉ PROSTŘIHOVACÍ STROJE HYDRAULICKÉ DĚROVACÍ STROJE DĚROVACÍ JEDNOTKY POD LIS DĚROVÁNÍ PROFILŮ.

Zvyšování kvality výuky technických oborů

SCHMIDT ManualPress. Od 1,6 kn do 22 kn

Závěsné kotle. Modul: Kondenzační kotle. Verze: 10 VUW 236/3-5, VU 126/3-5, VU 186/3-5, VU 246/3-5 a VU 376/3-5 ecotec plus 01-Z2

Otočný stůl nové koncepce pro multifunkční obráběcí centrum

SEZNAM TÉMAT Z ODBORNÝCH PŘEDMĚTŮ STROJÍRENSKÝCH

TMV 720A. CNC vertikální obráběcí centrum

NÁVRH VÝROBY BRZDOVÉHO KOTOUČE VYRÁBĚNÉHO TECHNOLOGIÍ STŘÍHÁNÍ

MODELOVÁNÍ A MĚŘENÍ DEFORMACE V TAHOKOVU

Folding center XXL-Center

EXPERIMETÁLNÍ OVĚŘENÍ ÚNOSNOSTI DŘEVOBETONOVÝCH SPŘAŽENÝCH TRÁMŮ ZESÍLENÝCH CFRP LAMELAMI

PŘÍKLADY 1. P1.4 Určete hmotnostní a objemovou nasákavost lehkého kameniva z příkladu P1.2 21,3 %, 18,8 %

Antonín Kříž a) Miloslav Chlan b)

Povrchové kalení. Teorie tepelného zpracování Katedra materiálu Strojní fakulty Technická univerzita v Liberci Doc. Ing. Karel Daďourek, 2007

Projekční podklady. Plynové kotle s automatikou SIT BIC 580

2016 / 17. ESTIA CLASSIC / ESTIA HI POWER Tepelné čerpadlo vzduch-voda» COMMITTED TO PEOPLE; COMMITTED TO THE FUTURE «

Fritézy na podestavbě (EL)

12. Hydraulické pohony

Prodejní příručka. Vario Star

SCHMIDT HydroPneumaticPress

1-beran 2-stůl 3-stojan (rám) 4-klika 5-ojnice 6-setrvačník 7-tvářené těleso 1,4,5-klikový mechanismus

DIEFFENBACHER CZ. TVáŘECÍ STROJE. REFERENCE

Horizontální obráběcí centra

THERM DUO 50.A, 50 T.A, 50 FT.A

Modifikace VUT R EH EC Rekuperační jednotky s elektrickým ohřevem. VUT WH EC Rekuperační jednotky s vodním ohřevem (voda, glykol).

1.1 ŘETĚZOVÝ DOPRAVNÍK

Cesoia série Business. Hydraulické tabulové nůžky

:kých :kých. ,., Jr .AR-E~I TV" ~~avstrojírenskétechnologie ~~ FSIVUTvBrne. , v,, TV ARENI A NAS TROJE. Ao. Prof. Ing. Milan Forejt, CSc.

Zařízení na omezení příčení a příčivých účinků při excentrickém brzdění pojezdu jeřábu

Mechanické pohony. Doc. Ing. Antonín Havelka, CSc.

Regulátor pokojové teploty

ABSTRAKT ABSTRACT. KOŠŤÁL Ivo: Výroba závěsu dveří ohýbáním.

AXIÁLNÍ PÍSTOVÁ ČERPADLA OBECNÉ INFORMACE

Hydac Czech Republic. Řízení hydraulických

KONSTRUKCE HYDRAULICKÉ OHÝBAČKY OCELOVÝCH PROFILŮ

Přehledový katalog stroje. ELETTRICA série PE, PE-C Servoelektrické ohraňovací lisy G.A.D.E.

Souhrnná zpráva projektu

TMV-1350A/ 1600A CNC vertikální obráběcí centrum

Optimalizace pracoviště v digitální továrně. Page Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved Siemens PLM Software

Keramika spolu s dřevem, kostmi, kůží a kameny patřila mezi první materiály, které pravěký člověk zpracovával.

Funkce pružiny se posuzuje podle průběhu a velikosti její deformace v závislosti na působícím zatížení.

OPTIMALIZACE DOPRAVNÍCH TRAS PÁSOVÉ DOPRAVY

Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně Ústav konstruování. KONSTRUOVÁNÍ STROJŮ mechanismy. Přednáška 9

your global specialist Mazací systémy pro jednobodové a vícebodové mazání.

Česká zemědělská univerzita v Praze. Konstruování s podporou počítačů

Nákup strojního vybavení dílenské víceúčelové haly

STROJÍRENSKÁ TECHNOLOGIE I - přehled látky

A1 - Automatický programovatelný metalografický lis

Závěsné kotle se speciálním vestavěným zásobníkem. VUI aquaplus

LASEROVÉ KALENÍ FOREM A NÁSTROJŮ LASER HARDENING OF MOULDS AND TOOLS

EcoCBelt. Průchozí čistící Beltwasher zařízení

Návrh krmného závěsného valníku

Základní informace o wolframu

Vysokozdvižné vozíky s protizávažím a se spalovacím motorem H FT Fortens / Fortens Advance / Fortens Advance+

Technické podklady pro PROJEKČNÍ A MONTÁŽNÍ ČINNOST

Hydraulické lisy Lis HLE 63

VLIV STŘÍDAVÉHO MAGNETICKÉHO POLE NA PLASTICKOU DEFORMACI OCELI ZA STUDENA.

Smìšovací armatury Servopohony Regulaèní ventily

COMTES FHT a.s. R&D in metals

Kotel na dřevní štěpku

nastavitelné, pro výšku výfuku od 3.80 m TROX GmbH Telefon organizační složka Telefax

HUCK EXTRÉMNĚ ODOLNÉ NAPROSTO BEZPEČNÉ. Joined to last.

Tandemové válce AV 70-2 / 85-2 / 95-2 /

Automation and Drives. Motion Control Funkce

Nové vysoce výkonné obráběcí a frézovací centrum pro komplexní obrábění velkých dílů

Konstrukce tvářecích strojů

Transkript:

Modelování tvářecích procesů - nové možnosti laboratorního tváření Mašek Bohuslav 1+3), Bernášek Vladimír 1), Nový Zbyšek 2) 1) Západočeská univerzita v Plzni 2) Comtes HFT s.r.o. Plzeň 3) TU Chemnitz Abstrakt Moderní pojetí výzkumu i výuky klade mimo jiné vysoké požadavky na laboratorní zařízení a experimentální stroje. Bez spičkového technického vybavení laboratoří nelze dosahovat odpovídajících výsledků, které odpovídají současným požadavkům průmyslu. S finanční a materiální podporou řady podniků a institucí a v rámci projektu Fondu rozvoje vysokých škol vznikla na oddělení strojírenské metalurgie katedry materiálu a strojírenské metalurgie Západočeské univerzity nová halová laboratoř tváření, která je vybavena celkem osmi tvářecími stroji a odpovídajícím pecním zařízením tak, aby bylo pokryto široké spektrum technologií tváření. Laboratoř tváření Během čtyřicetileté historie výuky a výzkumu v oblasti strojírenské metalurgie a tváření v Plzni byla na pracovišti katedry materiálu a strojírenské metalurgie budována základna orientovaná tradičně především na procesy kování a výrobu polotovarů a součástek z plechu. V roce 1993 byl s přípravou nové laboratoře znovu intenzifikován rozvoj plastomerie. Postupně byla vybudována nová laboratoř plastometrie, která má v současnosti k dispozici tři plastometry: torzní hydraulický plastometr s možností axialních deformací (obr.1), kyvadlový plastometr s možností zkoušení tahem, tlakem a ohybem a padací, pěchovací plastometr. Tyto plastometry jsou využívány především pro zjišťování deformačních charakteristik zkoumaných materiálů a od roku 1996, kdy se na katedře materiálu začíná rozvíjet laboratoř numerických simulací, slouží získávaná data i pro vytváření materiálových modelů popisujících deformační chování za příslušných podmínek tváření. Od roku 1998 se začínají rozvíjet metodiky zjišťování koeficientu tření s finálním cílem vytvořit vhodné víceparametrické modely tření využitelné pro numerickou simulaci (obr. 2). Obr.1 Torzní plastometr ZČU Obr.2. Tribologická zkouška zalisováním za rotace

Další laboratoří je laboratoř numerických simulací zaměřená na procesy tváření a tepelného zpracování. Postavení laboratoře ve vědecko-pedagogické struktuře stejně jako její vybavení je zřejmé ze schematu (obr.3). Podpora jejího fungování je v současné době zabezpečována kooperací se Západočeským superpočítačovým centrem a firmou Comtes FHT. Obr.3. Schema pracoviště simulací na KMM ZČU Pro dosažení vysoké shody numerických simulací technologických operací a v poslední dobe zejména celých technologických řetězců je nutné vycházet nejen z přesných vstupních dat, ale neustále provádět i důslednou kontrolu porovnáním výsledků s experimentem a praxí. Aby bylo možné uzavřít celý tento cyklus, byla vybudována laboratoř, která pokrývá svými experimentálními možnostmi široké spektrum technologií tváření od izostatického lisování prášků, přes tváření plechu, hydroforming, protlačování až po zápustkové a volné kování. V laboratoři je instalováno celkem osm tvářecích strojů, které jsou doplněny třemi pecemi s odpovídající regulační technikou, aby bylo možno simulovat průběhy teplotních křivek a přesně v souhlasu s výpočty provádět řízené ohřevy a tepelné zpracování. Pro případy zpracování speciálních materiálů, jejichž ohřev způsoboval na pracovišti doposud technické problémy, lze nyní dosahovat pecní teploty až 1600 C. Při koncipování laboratoře bylo zároveň dbáno na možnost aplikací z oblasti high-techu a získání alespoň některé z dostupných jednodušších metod rapid-prototipingu. Instalace 100 tunového lisu na lisování prášků v kombinaci s izostatickým lisem (obr. 4), kovacím lisem a lisem pro dopředné protlačování (obr. 5) umožní např. výrobu fázemi vyztužených, směrově orientovaných materiálů z metalurgicky nekompatibilních materiálů nebo materiálů s ultrajemnou strukturou. Z pohledu kovářského stojí za zmínku tři instalovaná zařízení. Jedná se o dva starší, repasované tvářecí stroje, pneumatický buchar s třicetikilovým Obr.4. Izostatický lis beranem a vřetenový lis.

Největší význam, jak z hlediska vlastního tváření, tak i z hlediska modelování a simulací má 100 tunový kovací lis. Jedná se o plně funkční model lisu CKW 6000 v měřítku 1:10. Odborné veřejnosti byl tento lis představen na Mezinárodním strojírenském veletrhu v Brně na podzim roku 2000. Obr.5. Lis pro dopředné protlačování Obr.6. 100 -tunový kovací lis se sinusovým pohonem Obr.7. Pracovní diagram sinusového pohonu lisu Projekt a realizace zařízení, postavená na nejnovější koncepci modifikovaného sinusového pohonu, byla provedena firmou ŽĎAS. Přímé řízení pohybu traverzy lisu je realizováno přímo ovládáním dodávky čerpadla. Tato koncepce umožňuje dosáhnout efektivně vynikajících parametrů pro technologii volného kování. Firma ŽĎAS, a.s., Žďár nad Sázavou se podílela více než 2/3 finančním příspěvkem na projektu v celkové hodnotě téměř čtyři milióny korun. Sinusový pohon představuje jeden z nejmodernějších současných směrů ve vývoji kovacích lisů (obr. 7). Proti klasickému pohonu řízenému složitým ventilovým rozvodem je tento pohon výhodný hned z několika důvodů. Odpadá složitý rozvod a jeho řízení. Podstatně se tak snižuje náročnost údržby a výrazně se zvyšuje spolehlivost zařízení. Vlastní řízení je realizováno regulačním čerpadlem firmy Wepuko se spolehlivou řídicí elektronikou. Vzhledem k tomu, že všechny přeřazovací fáze lisu probíhají přes čerpadlo, vyznačuje se pohyb

Obr.8. Pohonná jednotka kovacího lisu s čerpadlem Wepuko traverzy lisu klidným chodem bez rázů, které nelze u klasického lisu zcela odstranit (obr. 7). Pohyb traverzy lisu je proporcionálně řízen výchylkou ovládací páky, což umožňuje mnohem přesnější ovládání lisu. Výsledkem je kvalitnější výkovek a u lisů s manipulátorem jejich lepší součinnost. Vlastní řízení lisu je realizováno PLC systémem. V uvedeném případě se jedná o řídicí systém SIMATIC řady S7-300, který shromažďuje veškeré údaje ze snímačů umístěných na stroji a na řídicím panelu, zpracovává je a podle zvoleného režimu ovládá jednotlivé mechanismy stroje. Díky uvedenému řídícímu systému realizovaným firmou DEL je možno provádět kování ve volitelném ručním, poloautomatickém nebo automatickém režimu. Samozřejmostí je kování na rozměr, kování v přerušovaných režimech s postupnými úběry, či režim hlazení při rychlosti více než dvou zdvihů za vteřinu. Novinkou je možnost řídit průběh rychlosti deformace v průběhu zdvihu. Tím je možno simulovat deformace materiálu tak, jak probíhají na jiných strojích, např. vřetenových nebo klikových lisech a zároveň snímat polohu a deformační sílu do externě, přes standardní rozhraní, připojeného počítače. Do budoucna se počítá s doplněním tohoto zařízení o integrovaný systém ohřevu a upínání zkušebních vzorků přímo pod lisem. Tím vznikne vysoce flexibilní plastometrické zařízení se sílou 100 tun v tlaku a 30 tun v tahu, mimo jiné i pro zkoušky složitějších termomechanických režimů. Závěr Výstavbou tvářecí laboratoře se podařilo dokončit vybudování moderního pracoviště se všemi potřebnými prostředky nutnými pro modelování a vývoj tvářecích procesů. K dispozici jsou plastometrická zařízení pro měření technologických vlastností materiálů a vytváření modelů pro počítačovou simulaci, hardwarové i softwarové prostředky s odpovídajícím know - how, potřebným pro počítačovou simulaci procesů tváření a tepelného zpracování. Pro ověřování návrhů technologií a verifikaci vypočtených výsledků je možno využít řadu tvářecích strojů pokrývající široké spektrum technologií tváření. Pro oblast kování je k dispozici lis, který svojí koncepcí konstrukce pohonu a řízení v kombinaci se svými parametry předurčuje lis k využití nejen v oblasti výuky technologie tváření, simulací a modelování technologických procesů, ale i v oblasti přímého materiálového výzkumu.

Parametry některých vybraných zařízení Lisy Kovací lis 100 tun CKW Pracovní síla 82 t Maximální pracovní síla 98,3 t Pracovní tlak 35 MPa Maximální pracovní tlak 42 MPa Pracovní rychlost při tlaku 26 MPa 120 mm.s -1 Pracovní rychlost při tlaku 42 MPa 75 mm.s -1 Rychlost posuvu (plynule nastavitelná) 300 mm.s -1 Zdvih 300 mm Počet hladících zdvihů 100 120 zdvihů/min Hydraulický univerzální lis CUP 40 Jmenovitá tvářecí síla 400 kn Jmenovitý tlak oleje hydrauliky 16 MPa Maximální zdvih beranu 350 mm Rozevřená výška 550 mm Rozměry stolu 650 x 500 mm Rozměry beranu 450 x 350 mm Propad ve stole 160 mm Rychlost beranu pracovní (stavitelná) 0 30 mm/s Zdvih horního vyhazovače 100 mm Síla horního vyhazovače 31 kn Zdvih spodního přidržovače 170 mm Max. síla spodního přidržovače 70 kn Lis je vhodný pro všechny operace plošného tváření tažení, ohýbání, stříhání, děrování, lemování, ražení, rovnání. Pro tažení je lis vybaven spodním hydraulickým přidržovačem a horním hydraulickým vyhazovačem v beranu lisu. Je možné provádět hluboké tahy tloušťky plechu 0,5 3 mm v rozsahu 250-50 mm s následným tažením do hloubky max. 170 mm včetně kalibrace. Ohýbání lis může v základním provedení provádět všechny ohýbací operace plechu tloušťky 0,3 5 mm s pevností 400 MPa do délky 450 mm. Stříhání, děrování, rohové vystřihování lze provádět u materiálů tloušťky 0,3 5 mm se střižnou délkou 125 600 mm u ocelových plechů s R m 400 MPa, u lehkých slitin do max. střižné délky 1200 mm. Plošné rovnání plechových přístřihů lze provádět u součástí s plochou 1000 2000 mm 2 podle pevnosti rovnaného materiálu. Protlačovací lis Matra Protlačovací síla Max. zdvih průtlačníku Vnější rozměry vyměnitelných průtlačnic Předehřívání průtlačnic 2500 kn 500 mm 340 mm, výška 180 mm ano

Isostatický lis ASEA Vnitřní rozměry tlakové komory Lisovací tlak Axiální síla Lisovací médium Hydraulický lis BUSSMANN Lisovací síla Maximální zdvih beranu Rozměry pracovního stolu Rozměry beranu Propad ve stole 225 mm, výška 900 mm Max. 4000 bar 16 MN vodní emulze max. 100 t 700 mm 650 x 650 mm 650 x 650 mm 80 mm Ohřívací pece A) Dvoukomorová ohřívací pec Komora Rozměry ohřívací komory v mm výška šířka hloubka Max. provozní teplota [ C] Způsob vytápění 1 240 400 800 950 odporově (kantal) 2 240 400 800 1350 silitové tyče B) Jednokomorová ohřívací pec Komora Rozměry ohřívací komory v mm výška šířka hloubka Max. provozní teplota [ C] 1 200 240 500 1600 Způsob vytápění odporově (superkantal) Regulace pecí pro každou komoru samostatný programový regulátor MIKROTHERM MT 825-A PID regulace, automatická optimalizace parametrů, dvoupolohová regulace, řízení topení, příp. chlazení. Finanční a materiální podpora řešení projektu ŽĎAS a.s., Ždár nad Sázavou projekt FRVŠ MŠMT ČR Wepuko GmbH & Co. KG Metzingen Siemens A.G., Berlin Škoda Steel s.r.o., Plzeň Škoda Výzkum s.r.o. Plzeň Comtes FHT s.r.o. Plzeň HSG-Hans Götz