Узоры для холодной ковки: СТАНОК ХОЛОДНОЙ КОВКИ СВОИМИ РУКАМИ, ВИДЕО КАК СДЕЛАТЬ- ВСЁ ПРОСТО! Узоры из металла! — YouTube

Оборудование для холодной ковки

Ручное оборудование для холодной ковки используется для холодной гибки металла с целью получения ажурных металлических изделий. Станки и оснастки для холодной ковки металла подойдут для малых и средних кузнечных мастерских, частных мастеров кузнечной ковки, имеющих небольшой объем заказов. С помощью них можно получать широкий спектр различных элементов художественной ковки и комбинировать их между собой, создавая уникальные кованые узоры. Себестоимость изделий холодной ковки в разы ниже, чем себестоимость изделий, выполненных посредством горячей ковки в кузнице. Это отличная идея для бизнеса, которая не требует больших вложений, но при этом дает возможность получать стабильный доход.

Ручное кузнечное оборудование позволяет производить большинство узоров холодной художественной ковки. С помощью оборудования вы сделаете качественные и красивые кованые изделия — кованую мебель, кованые двери, решетки для окон и балконов, ограждения, заборы, козырьки, которые пользуются постоянным спросом.

Тем самым, вы обеспечите себя хорошим стабильным доходом.

Для организации производства достаточно небольшого помещения, гаража. Оборудование позволяет одному человеку изготовить за рабочий день около 10-12 кв.м. готового изделия, включая сварочные работы.

В комплект кузнечного оборудования входят 6 оснасток для холодной ковки металла, позволяющие уверенно работать с полосой 4-6 мм и квадратом до 12-14 мм.

Основные отличия нашего оборудования:

• Оборудование металлоемкое — толщина основных узлов в среднем на 50% больше китайских аналогов, долгий срок службы
• Оборудование функциональное — четыре разборных завитка на Улитке (больше вариантов завитков), возможность работать с профильной трубой до 15 мм и квадратом до 14 мм, возможность изготовления Фонариков увеличенной длины и др.
• Стабильное качество
  — у нас не бывает ситуаций, когда детали станков из одной партии не подходят к другой.
• Каждый станок может работать отдельно — не используем общих ручек и деталей станины при продаже комплекта. Каждый станок комплектуется всем необходимым для работы.
• Самая полная инструкция — от изготовления кованых изделий до организации продаж.

Актуальная цена на стандартный комплект в прайс-листе.

Возможно приобретение отдельных станков из набора.

УЛИТКА
	Ручная оснастка для холодной ковки металла «Улитка» используется для гибки металлических заготовок (прутка и квадрата) с целью создания спиральных многозаходных завитков разного диаметра и конфигураций, декоративные элементы ковки по типу «волюта», в виде запятой или бублика.
ГНУТИК
	Ручная оснастка для холодной ковки металла «Гнутик» используется для гибки металлических заготовок (полоса, пруток, квадрат) с целью создания различных кованых элементов. С помощью гнутика можно сгибать металлический пруток под любым фиксированным углом и по дуге заданного радиуса, делать кольца разного диаметра.
ФОНАРИК
	Ручная оснастка для холодной ковки металла «Фонарик» используется для гибки металлических заготовок с целью создания объемных элементов художественной ковки «фонарик» или «корзинка». Для работы с фонариком потребуется четыре заготовки квадрат сваренных вместе. Последующее переплетение металлических заготовок между собой в итоге дает красивый типовой объемный узор «фонарик».
ВОЛНА
	Ручная оснастка для холодной ковки металла «Волна» используется для гибки металлических заготовок (пруток, квадрат, тонкая труба, шестигранник, круг) с целью создания волнообразных элементов художественной ковки и колец. Волна дает возможность получать ровные синусоиды разной периодичности, которые чаще всего используют для формирования периодичных узоров.
ТВИСТЕР
	Ручная оснастка для холодной ковки металла «Твистер» используется для закручивания металлических заготовок (полоса, пруток, квадрат) вдоль продольной оси с целью получения элемента художественной ковки «торсион».
ОБЪЕМНАЯ
	Ручная оснастка для холодной ковки металла «Объемная» используется для гибки металлических заготовок по дуге большого радиуса. Чаще всего данный способ работы с металлом как элемент холодной ковки используется для создания объемных элементов узоров для кованых решеток, перил, ограждений.

Стандартный комплект оборудования также включает обучающий видео-фильм, фотографии и эскизы кованых изделий, материалы по ковке, руководство по эксплуатации.

Подробная информация на сайте http://kovka.biz

Ковка. Подбираем стиль

Задумываясь об отделке своего загородного дома, наши заказчики часто просят посоветовать им, в каком ключе решить кованые элементы декора. Для ковки практически нет стилевых преград, выбор рисунка для решетки или ограды определяется лишь целесообразностью и вкусом хозяина. Стиль их зависит от общего замысла загородной резиденции, а значит, иметь представление о характерных чертах художественных стилей будет весьма полезным.

Романский

Для романского (от лат. romanus — римский) стиля, по сути своей глубоко средневекового, характерны основательность и массивность. «Мой дом — моя крепость» — это именно о романских постройках. Так что и кованые изделия несли на себе печать «оборонительной» миссии: ворота и решетки были массивны, составлены из поставленных под углом или вертикально прутьев квадратного сечения. Промежутки между прутьями заполнялись симметричными спиралями, и такими украшениями аккуратно заполнялась вся поверхность решетки.

Характерный узор состоит из завитков: они вырастают из одного толстого корня, перехваченного хомутом; развитие и соединение завитков строго симметрично и периодично; крупные завитки или плотно расположены, или имеют в центре сделанный из маленьких завитков цветок.

Характерные черты

• монументальность
• полукруглые арки
• типичный элемент — волюта
• узор плотный, симметричный, повторяющийся

Готический

Пришедший на смену готический стиль был принципиально новым явлением в культуре. Готика породила острые шипы и навершия, просечки (соединение двух прутов, при котором один проходит через другой), узкие просветы между прутьями, а вот завиток (волюта), как не созвучный новой эстетике, практически исчез. Прутки оград обычно завершаются стрелами.

Готическая ковка в Вильнюсе, Литва.

В основе кованого готического ордера — части окружности, само формообразование очень геометрично. Но интерьерные решетки часто украшены изящным золоченым растительным орнаментом. Среди излюбленных мотивов — прорезные трилистники, лилии и розетки, стилизованные листья аканта, крестоцветы (четырехлистный клевер), вплетенные в ажурные геометрические орнаменты.

Для ковки становится характерно использование прутка сложного профиля. Пересечение отдельных прутков оформляется либо просечкой, либо холодной клепкой (в случае плоских прутков). Для украшения используется листовая заготовка, из которой можно было сделать завитки, листья или характерные трехлистники.

Характерные черты

• общая устремленность вверх: узкие просветы, острые навершия, пики
• стрельчатые арки
• использование сложного профильного прутка
• строгая геометричность ордера
• типичные элементы — шипы, стрелки, трилистники, крестоцветы, розетки

Ренессанс

Ренессанс вдохнул в искусство новые силы и идеи, а появление круглого прутка буквально развязало руки кузнецам. Из него формировались роскошные спирали, разветвления, превращавшиеся на концах в листья и цветы, которые выполнялись ковкой в горячем состоянии без клепки. Там, где изгибающиеся прутки пересекались, выполнялись просечки (прошивки), в которые прутья продевались — так родились характерные «восьмерки». Результатом стало возникновение прочной, но легкой решетки.

Исходным материалом для решеток служили привычные четырехгранные прутки, а также круглые и тонкие плоские прутья, железные полосы. Излюбленными их украшениями стали волюта, спираль, плетенка и саблеобразные листья. Декор же решеток все больше усложнялся: их теперь дополняли штампованным или литыми бюстами, фигурами и цветами.

Характерные черты

• гармоническая ясность композиции
• соразмерность частей
• воскрешение греческих мотивов
• типичные элементы — «восьмерки», спирали, волюты, плетенки
• использование круглого прутка
• включение в декор литых элементов — картушей, фигур, бюстов, вензелей

Барокко

Самый узнаваемый ренессансный стиль получил название барокко (с итал. — «вычурный, странный»). Главное его отличие — несоблюдение правил ренессансной гармонии: гораздо более значимым кажется художнику эмоциональное воздействие на зрителя. Барокко изобилует множеством декоративных листьев, розеток, для него характерны сложные формы и замысловатые узоры. Украшениями служат те же спирали, волюты, плетенки и саблевидные листья, но превратившиеся в великолепные запутанные заросли. Узнаваемым атрибутом стиля становятся натуралистические цветы, побеги и листья аканта, картуши, пальметты, свитые в праздничные гирлянды, пышные завитки, вазы, маски, драконы. Доминирующим элементом вновь становится завиток, а с ней и спирали, переходящие в С-образную форму. Славу барокко составили петербургские решетки и ограды, созданные по эскизам Дж. Растрелли.

Ограждение Эрмитажа и перила у церкви иконы «Всех Скорбящих Радосте» в Петербурге

Характерные черты

• пышность и декоративность
• беспокойный ритм изогнутых линий
• изящество, ажурность отделки
• повышенная динамичность форм
• изобилие деталей
• характерные элементы — завиток, акантовый лист, спирали, замысловатые узоры

Рококо

Стиль рококо, легкомысленный наследник барокко, во главу угла поставивший декоративность. Строгие линии распадаются, решетки облегчаются, в ковке применяются тонкие прутья и листья, придавая элегантную игривость формам. Рисунки орнаментов становятся асимметричными и дробными, произвольно расположенные S- и С-образные завитки, букеты, фестоны и гирлянды заполняют все свободное пространство. Рокайльский орнамент отличается филигранностью исполнения, а безостановочное движение побегов, пышные гирлянды из листьев и цветов придают плоскости объем.

Решетки на окнах в Ротенбурге-на-Таубере, Германия

Характерные черты

• декоративность
• легкость, игривость форм
• изящество ажурных рисунков
• асимметричность и дробность орнамента
• разрушение плоскостности решеток

Классицизм

Классицизм (от лат. classicus — образцовый) приходит на смену барокко в середине 18 века, и хотя по инерции еще сохраняет декоративность и пластичность, характерные для барокко, имеет совершенно иной дух. Строгость и лаконизм выразительных средств он заимствует в античных источниках, и в кованых решетках отныне преобладает разменный ритм четких членений. В декор возвращаются копьевидные навершия прутьев, графичность контурной линии и общая гармоничная целостность с архитектурой (вспомните ограду Казанского собора в Петербурге). Узнаваемые элементы стиля — меандры (орнамент с рисунком в виде ломаных под прямым углом прямых линий), прямоугольники и окружности с вписанными в них орнаментальными розетками. Кованые изделия часто и изящно дополняются литыми элементами.

Фасад с элементами ковки и металла в Севилье, Испания

Характерные черты

• простота и сдержанность
• уравновешенная композиция
• повторяющиеся симметричные рисунки
• типичные узоры — меандры, виноградная лоза, цветы разных видов, плавно изогнутые листья, копья, венки, рельефы, розетки
• акцент на скульптурность форм
• как правило, строго выдержанная вертикальная архитектоника оград и решеток

Ампир

Кованые изделия ампира отличаются прежде всего использованием прямых гладких прутьев и преобладанием геометрических элементов в орнаменте. Излюбленные мотивы кованого ампира — плавные прямые линии, окружности и меандр в сочетании с классическим акантовым листом и растительным орнаментом. Волюты (завитки) приобретают эллиптическую (вытянутую) форму; часто можно увидеть парные волюты, которые тянутся параллельно друг другу, а на концах сварены и скручены в простую улитку. В центре завитка может быть расположен цветочный фестон из акантовых чашечек. Одни и те же мотивы повторяются вдоль каждого из поясов изделия, особенно характерно для ампира чередование растительных элементов с меандрами или другими геометрическими узорами.

Ампирная ковка в Севилье, Испания

Характерные черты

• строгость и простота форм в сочетании с нарядностью
• типичные элементы — копьевидные завершения, аллегорические образы и римские орнаменты, венки славы, маскароны
• характерно сочетание меандров с растительными мотивами
• вытянутая форма волюты

Модерн (ар-нуво, сецессион, югенд)

В начале ХХ века в декоре кованых (и не только) изделий исчезают четкость и лаконизм, он становится все более причудливым и усложненным. Так рождается модерн. Для него характерны пластичные, лишенные углов очертания с явной склонностью к асимметрии. В рисунках преобладают природные растительные мотивы, особо почитаются экзотические цветы — ирисы, орхидеи. Так, «визитной карточкой» стиля ар-нуво в Европе стала линия, названная «ударом бича» — петлеобразно изогнутый стебель цикламена.

В кованых изделиях линии и завитки свободно перетекают друг в друга, орнамент с множеством изгибов, пересечений (зачастую с изменением сечения профиля) почти не повторяется по всей длине изделия и оставляет впечатление завораживающей легкости.

Характерные черты

• «биоподобные» формы
• выразительность силуэта и прихотливо извивающихся контуров
• концепция «перетекающего» пространства
• повышенная декоративность
• пластичность форм, отсутствие прямых линий
• восточные мотивы в сочетании с причудливыми растительными орнаментами

Ар-деко

Ар-деко — «геометрический» вариант модерна, противостоящий его «растительному» направлению. Для ар-деко характерны скругленные углы, строгие вертикальные линии, линейный же геометричный декор из зигзагов, кругов, треугольников, солнц. Часто встречается объединение мотивов Древнего Востока и Египта, греческой классики, цветочных и животных форм с абстрактными фигурами, наложенных на экспрессию изломанных линий. Женственное и округлое принесено в жертву маскулинному и графичному. Стиль стал очень популярен (особенно в Америке) как символ новой роскоши и до сих пор считается стилем звезд.

Характерные черты

• футуристичность и эклектичность
• простота и геометричность форм
• типичные элементы — экспрессивные линии, декор из зигзагов, кругов, треугольников
• эстетика целесообразности и строгих утилитарных форм
• сочетание разных технологий обработки металла и разных материалов

Изготовление методом холодной ковки | Сетфорж

Setforge – известный специалист в области холодной штамповки приводных валов для всех отраслей промышленности. Откройте для себя этот уникальный процесс.

СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

ТОЧНАЯ ПРОЦЕСС

Холодная ковка заключается в деформации металлического материала при комнатной температуре с применением очень высокого давления. Заготовка помещается в пресс-форму, а затем сжимается под действием пресса до тех пор, пока не примет желаемую форму. В зависимости от геометрической сложности детали может потребоваться несколько операций для постепенной деформации металла.

Особенно подходит для деталей осесимметричной формы, таких как валы, этот процесс особенно конкурентоспособен и позволяет приблизиться к окончательным размерам продукта.

Setforge является одним из европейских специалистов в этом процессе. Мы можем производить детали для всех объемов производства и весом почти до 30 кг при максимальной длине 800 мм. Уникальная емкость на рынке!

Производство карданных валов на заводе Setforge Extrusion.

ПРОИЗВОДСТВО И ХАРАКТЕРИСТИКИ

Процесс холодной штамповки особенно подходит для высоких объемов производства и идеально подходит для нужд отраслей с большими объемами производства, таких как автомобилестроение. При отсутствии нагрева заготовок давление, оказываемое прессами, выше, чем при других процессах ковки, и поэтому требуется использование мощных прессов.

1-Вырезание заготовок

Не все марки стали подходят для холодной ковки. Содержание углерода должно быть менее 0,5%, а скорость упрочнения должна быть приемлемой.

Стержни поставляются размягченными в результате соответствующей термической обработки, проводимой производителем стали.

2-Смазка

Смазка наносится на заготовку, чтобы предотвратить ее прилипание к штампу и облегчить скольжение. Силы трения чрезвычайно велики.

Во время процесса заготовка может нагреваться почти до 250°C!

3-Операции ковки

Заготовка помещается последовательно в несколько штампов для постепенного достижения желаемой формы.

Толкающая сила создается гидравлическими или механическими прессами, вертикальными или горизонтальными.

4-поставка

Холоднокованые детали могут не требовать дополнительной термической обработки.

В этом случае они обрабатываются непосредственно в наших компаниях или отправляются нашим клиентам.

ХАРАКТЕРИСТИКИ

Внутренняя структура металла состоит из волокон. Это «расслоение» является результатом стягивания и переориентации кристаллов при обработке (пластической деформации) металлической детали. Контроль ориентации этих волокон позволяет получить очень высокие механические характеристики.

Холодная ковка позволяет идеально контролировать рисунок волокон, адаптированный к геометрии детали и ориентированный в соответствии с механическими ограничениями использования. В отличие от обработки стержней, волокна не разрезаются. В результате этого холоднокованые детали обладают оптимальной усталостной долговечностью, что позволяет использовать их в наиболее ответственных приложениях.

Контроль размеров при холодной ковке позволяет производить ковку без заусенцев и отходов материала. Помимо экономии материала, детали не имеют пластины для снятия заусенцев, что облегчает обрабатываемость.

Холодная ковка не подходит для сталей с низкой пластичностью. Процентное содержание углерода должно быть менее 0,5%. Прощание прощения за холод:

• 17CRNIMO6
• 42CRMO4
• 16MNCR5
• 20MNCRS4

Преимущества, а ограничения

Материал Сэкционирование
. Веса, используемый в поле. В отличие от других процессов, удаление заусенцев не требуется.

ТОЧНОСТЬ РАЗМЕРОВ
Этот процесс позволяет точно контролировать окончательные размеры детали. Допуск на готовом диаметре составляет всего +/- 0,3 мм.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ
Благодаря контролируемой ориентации волокна и высокой степени деформационного упрочнения механические характеристики улучшаются, а соотношение веса и производительности детали является оптимальным.

УПРОЩЕННАЯ ОБРАБОТКА
Холодная ковка обеспечивает «чистую» обработку поверхности с допусками, близкими к окончательным размерам компонента. Потери материала ограничены, а время обработки сокращено.

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ
Отсутствие фаз нагрева делает холодную ковку особенно экономичным процессом с низким выбросом CO2 и низким энергопотреблением.

ОГРАНИЧЕННАЯ ГЕОМЕТРИЯ
Из-за высоких напряжений, прикладываемых к материалу, холодная ковка не подходит для деталей сложной геометрии. Этот процесс зарезервирован для осесимметричных деталей, таких как валы.

Un usinage facilité

ХОЛОДНАЯ КОВКА В SETFORGE

Seforge имеет две компании, специализирующиеся на холодной ковке. Компания Setforge Near Net, в основном работающая в автомобильном секторе, способна производить несколько миллионов деталей в год, причем детали весом до 4 кг. Setforge Extrusion также работает в сфере общественных работ и сельского хозяйства и может производить холоднокованые детали весом до 30 кг и длиной 800 мм для всех типов трансмиссии.

Вторичный вал коробки передач с Коваными сплайнами
Автомобильный

Входной вал коробки передач с Кованым подкотом
Automotive

Gearbox
Automotive

Rotor Shable
Automotive

Rotor Shable
Automotive

Rotor Shable
Automotive

Rotor Shable

Rotor Shable

ROTOR.

Моделирование многоступенчатой ​​холодной штамповки для сокращения времени выхода на рынок и производственных затрат

Проектирование процесса холодной штамповки представляет собой проблему схемы процесса. Из-за разнообразия рабочих процедур и сложности заготовки очень сложно спроектировать процесс холодной штамповки без знаний и опыта конструктора.

Представленное здесь тематическое исследование включает в себя конечно-элементный анализ многоступенчатого процесса холодной штамповки фитингов для тепловых труб производства Zoppelletto S.p.A., итальянской компании, работающей на рынке компонентов холодной штамповки более 50 лет. Холодная ковка является основным направлением деятельности компании, и за последние 30 лет Zoppelletto превратился из ремесленного производителя в передовое промышленное предприятие, способное производить миллионы специальных компонентов и гарантирующее своевременную поставку продукции.

Производство сосредоточено в пяти основных секторах: термогидравлическом, масляном гидравлическом, автомобильном, офисной мебели, а также скобяных изделиях для болтов, петель и т. д. Технический отдел Zoppelletto имеет в своем распоряжении новейшие возможности CAD-CAM для производства производственного оборудования и ковки. инструменты, разработанные и произведенные внутри компании. Для массового производства мелких или средних деталей используются многопозиционные автоматические прессы для холодной ковки. При холодной ковке исходные материалы постепенно формируются до конечной формы с помощью автоматических и синхронизированных операций, включая резку, осадку, прямое и/или обратное выдавливание и прошивку. При разработке программного обеспечения для моделирования ковки возникла проблема, как лучше внедрить его для использования в кузнечных компаниях. Его эффективное внедрение потребовало повышения удобства использования программного обеспечения для моделирования и его применения для решения широкого круга задач.

Планирование производственного процесса

Поскольку выбор технологического плана влияет на проектирование, изготовление и техническое обслуживание штампов, в исследованиях холодной штамповки особое внимание уделяется совершенствованию планирования технологического процесса. Разработка последовательности многоэтапного процесса ковки включает определение количества заготовок, а также их формы и размеров. Наилучшие конструкции для операций предварительного формования можно определить по их способности обеспечить адекватное распределение материала; это один из самых важных аспектов в процессах холодной ковки.

Традиционно проектирование последовательности операций ковки выполняется с использованием в основном эмпирических рекомендаций, опыта и метода проб и ошибок, что приводит к длительному времени разработки процесса и высоким производственным затратам. Использование методов компьютерного моделирования при обработке металлов давлением перед физическими испытаниями может снизить стоимость и время проектирования процесса.

Было опубликовано множество компьютерных подходов, основанных на приближенном анализе и эмпирически установленных правилах проектирования.

Эти методы не всегда дают подробную информацию о механике процесса. Однако было показано, что метод конечных элементов обеспечивает более точную и подробную информацию и, таким образом, получил широкое распространение для моделирования и анализа различных процессов обработки металлов давлением.

Метод конечных элементов (МКЭ) стал одним из наиболее широко используемых инженерных инструментов и был принят практически во всех областях промышленности благодаря достижениям как в возможностях программного обеспечения, так и в доступности более мощных компьютеров.

Кроме того, поскольку МКЭ может одновременно прогнозировать все необходимые напряженно-деформированные состояния как в штампе, так и в заготовке, сообщается о широком применении этого метода для крупномасштабных процессов деформационной ковки. Многие исследователи сосредоточились на эффективном напряжении, повреждении и характере течения в заготовке во время процессов холодной ковки. Однако до сих пор работа по планированию процесса холодной штамповки была сосредоточена на вращательно-симметричных деталях. Работа над неосесимметричными деталями велась не так активно из-за трудностей понимания и выражения формы, расчетов переменных процесса, таких как формообразующая нагрузка, эффективная деформация, действующее напряжение и т. д.

В этом исследовании было проведено численное моделирование конструкции фитинга для тепловых труб холодной штамповки, используемого в теплогидравлических системах. Моделирование проводилось с использованием программного обеспечения Transvalor ColdForm. Также был проведен эксперимент по ковке фитинга тепловой трубы с использованием разработанного набора инструментов. Из сравнения результатов моделирования и эксперимента было обнаружено, что моделирование показало хорошее согласие с экспериментальным результатом.

Описание процесса и моделирование

На рис. 1 показана последовательность анализируемого процесса многоэтапной неосесимметричной холодной штамповки. Последовательность процесса холодной штамповки для формирования фитинга с тепловой трубой состоит из четырех операций: предварительной формовки, первой и второй калибровки и двойной глубокой обратной экструзии.

Рис. 1 — (a) Используемые инструменты для ковки и (b-c-d-e-f) последовательность четырехэтапного процесса холодной штамповки фитингов для тепловых труб.

Используется многопозиционный механический пресс общего назначения с усилием 6300 кН и автоматическая передача заготовок между станциями. Время охлаждения заготовки составляло 2,86 с, которое для каждого этапа рассчитывалось от окончания одной операции ковки до начала следующей. Верхние штампы на каждой стадии формования и нижние штампы на первой и третьей операции являются плавающими и приводятся в действие контактными силами, возникающими в процессе ковки. Нижние пуансоны закрепляются в процессе ковки и действуют как экстракторы заготовок.

Таблица 1 – Химический состав используемого сплава С4С (мас.%).

Материал, из которого изготовлена ​​заготовка, представляет собой низкоуглеродистую легированную сталь, химический состав которой указан в таблице 1. Инструменты предполагаются жесткими с бесконечной упругостью модуль и постоянная температура 20°C. Коэффициент теплопередачи принят равным 20 кВт/м ² . Поверхность раздела штамп-заготовка характеризуется законом трения с постоянным коэффициентом, обычно используемым для задач объемной штамповки, t=mk. Здесь t — напряжение сдвига при трении, m — коэффициент трения, а k — касательное напряжение течения. Коэффициент трения при сдвиге (m) был установлен равным 0,4.

Оптимизация последовательности процессов

Основной целью разработки последовательности технологических процессов в данном исследовании является получение промежуточных заготовок, которые будут производить продукт, близкий по форме к готовому. Кроме того, должны быть соблюдены конструктивные ограничения, такие как предел производительности пресса и предотвращение поверхностных дефектов.

Рис. 2 – Кривые времени нагружения-ковки инструментов для четырехоперационного процесса: (а) предварительное формование; (б) первая и (в) вторая калибровка; г) двойное глубокое обратное выдавливание.

Как видно из зависимости нагрузки от времени (рис. 2а), нагрузка на верхний пуансон практически постоянна в начале операции. Однако сразу после того, как верхняя матрица касается нижней, нагрузка на пуансон резко возрастает и достигает своего максимального значения в конце процесса.

Максимальная нагрузка в этом процессе составляет 133 метрических тонны, что меньше предела доступной производительности пресса в 642 метрических тонны. На четвертой операции, показанной на рис. 2г, также происходит большая деформация заготовки вблизи стенок пуансонов и матриц.

Из соотношения времени формирования нагрузки (рис. 2d) видно, что нагрузка, приложенная к штампам, неуклонно увеличивается по мере продвижения верхнего пуансона. Как и следовало ожидать, ближе к концу операции эта нагрузка становится практически постоянной. На этом этапе максимальная нагрузка на штамповку оценивается в 50 метрических тонн, что можно определить как минимальное значение текущего четырехстадийного процесса. С другой стороны, максимальная нагрузка на верхний пуансон и нижний штамп при второй калибровке составляет 142 и 155 метрических тонн соответственно (рис. 2б). На третьем этапе (вторая операция калибровки) верхний пуансон не соприкасаются с заготовкой, поэтому максимальная выявленная нагрузка равна нулю. Кроме того, из-за меньших нагрузок при ковке, достигаемых другими инструментами на этой третьей стадии ковки, предлагается исключить эту операцию. Это позволяет сократить время разработки, снизить себестоимость производства, сэкономить на стоимости инструментальных материалов и разработать более точную деталь.

Оценка дефектов

В процессе предформования заготовка деформируется асимметрично и возникает недолив. Проблемы с недостаточным заполнением ограничиваются использованием нескольких стадий формования. На рис. 3 показано уменьшение площадей недозаполнения (обозначены синим цветом) в углах штампа, полученное с помощью КЭ-анализа, что согласуется с экспериментальными наблюдениями.

Рис. 3 — Сравнение (а) аналитической и (б) экспериментальной оценки недозаполнения на этапе 4 при окончательном ходе формовки. Сообщаются все виды спереди. Рис. 4 — Оценка дефектов на этапе 2 в конце хода ковки с использованием (а) смоделированной КЭ-модели заготовки и (б) фотографии реальной детали.

С помощью моделирования МКЭ было обнаружено, что дефекты возникают на каждом этапе последовательности формирования. Численные результаты, полученные на каждом этапе ковки, подтверждаются экспериментальными наблюдениями. В частности, во время операции второго этапа (калибровки) большое количество материала течет для заполнения пространства между верхним пуансоном и матрицей из-за чрезмерного хода верхнего пуансона (рис. 4.)

Преимущества метода КЭ

В технологической цепочке «формирования» моделирование процесса формования предлагает значительные возможности для улучшения: например, оптимизация компонента и инструментов может предоставить возможности для повышения надежности процесса. Численное моделирование, выполненное с помощью программного обеспечения Transvalor Forge, может быть расширено в различных направлениях, чтобы соответствовать таким новым требованиям.

При обработке металлов давлением, как упоминалось выше, моделирование процесса используется для прогнозирования течения металла, деформации, распределения температуры, напряжений, усилий инструмента и потенциальных источников дефектов и отказов. В некоторых случаях можно даже предсказать микроструктуру и свойства продукта, а также упругое восстановление и остаточные напряжения.

Основными причинами моделирования являются сокращение времени выхода на рынок, снижение затрат на разработку инструмента, прогнозирование влияния параметров процесса, снижение производственных затрат, повышение качества продукции, улучшение понимания поведения материала и сокращение отходов материала. Эти вещи достигаются за счет точного прогнозирования потока материала, определения заполнения матрицы, точной оценки чистой формы, прогнозирования наличия складок или других дефектов, определения напряжений, температур и остаточных напряжений в заготовке и определения оптимальной формы. преформа.

Кроме того, поскольку моделирование позволяет нам фиксировать поведение, которое невозможно сразу измерить, оно обеспечивает более глубокое понимание производственного процесса.

Этапы интегрированного проектирования продуктов и процессов

Существует несколько основных этапов проектирования интегрированных продуктов и процессов для обработки металлов давлением. Геометрия (форма, размер, отделка поверхности и допуски) и материал детали выбираются в зависимости от функциональных требований. Проектная деятельность составляет лишь небольшую долю (от 5 до 15 процентов) общих производственных затрат на деталь. Однако решения, принимаемые на этапе проектирования, определяют общие затраты на производство, техническое обслуживание и поддержку, связанные с конкретным продуктом.

Как только деталь разработана для конкретного процесса, шаги, описанные в Таблице 2, приводят к рациональному проектированию процесса.

Таблица 2 — Разработка нового продукта многоэтапной холодной штамповки компонента, изготовленного традиционным пятиэтапным процессом ковки.

Применение метода КЭ в этом сложном процессе холодной штамповки фитингов для тепловых труб включает:

• Преобразование геометрии готовой к сборке детали в формируемую геометрию.

• Эскизный проект инструментов/штампов, необходимых для выполнения операций, используемых для формообразования деталей.

•  Анализ и оптимизация каждой операции формования и связанной с ней конструкции инструмента для сокращения времени разработки процесса и количества проб и ошибок.

• Производство инструментов и штампов фрезерованием с ЧПУ, электроэрозионной обработкой или другой подобной технологией.

Выявление специфических технологических факторов в технологии производства с помощью моделирования процессов способствует эффективному производству продукции с заданными свойствами. Особое внимание уделяется трем задачам:

• Анализ осуществимости существующей концепции производства продукта.

• Оценка характеристик продукта.

• Расширенное понимание того, что на самом деле происходит в процессе, с целью оптимизации технологии производства.

Однако для достижения этих целей имеет смысл использовать моделирование процесса только в том случае, если это более экономично в долгосрочной перспективе, чем экспериментальное повторение реального процесса.

Сосредоточившись на новой цепочке разработки продукта многоэтапной холодной штамповки компонента компании (таблица 2), фактическое время выхода на рынок составляет более четырех месяцев. Более того, из-за дорогостоящего метода проб и ошибок, применяемого компанией, это время выхода на рынок может увеличиваться в геометрической прогрессии (см. красные линии-стрелки в таблице 2)9.0003

При использовании метода FE предполагаемое время выхода компании на рынок составляет менее четырех месяцев (таблица 3). В этом случае традиционный трудоемкий и дорогостоящий метод проб и ошибок был заменен на основанный на моделировании метод. подход с использованием Transvalor Forge, который теперь может охватывать весь производственный процесс.

Таблица 3. Разработка нового продукта многоэтапного компонента холодной штамповки с использованием метода конечных элементов (пятиэтапный процесс ковки).

Два подхода могут показаться похожими, если мы посмотрим на использование CAD/CAE проектирования инструментов вместо настоящих проб и ошибок на прессовом станке, но важно подчеркнуть, что обычно этот шаг проб и ошибок является наиболее трудоемкой и затратной частью традиционного метода проектирования нового компонента. Количество «красных» итераций, необходимых для достижения хорошего процесса, может быть очень большим, если возникают непредвиденные проблемы, и это может иметь большое влияние на общее время выхода на рынок. По мере развития навыков моделирования в организации увеличивается разница между традиционным подходом и подходом FEM. Это касается не только человеко-часов, но и других аспектов стоимости нового компонента.

Полный отказ от итераций методом проб и ошибок экономит затраты на производство пробных инструментов, поэтому время восстановления всего программного обеспечения и инвестиций в обучение резко сокращается до нескольких месяцев (менее одного года), в зависимости от того, насколько широко применяется этот подход. .

Кроме того, важно отметить, что потеря производительности в течение одного часа из-за традиционного этапа проб и ошибок, отнимающего много времени, стоит около 180,00-230,00 евро (приблизительно 230,00-290,00 долларов США). По этой причине Zoppelletto S. p.A. решила отказаться от традиционного метода разработки новых продуктов и взяла на себя обязательство использовать программное обеспечение Transvalor Forge для поддержки процесса разработки.

Выводы

Использование методов конечных элементов в качестве инструментов приводит к снижению затрат, экономии времени и повышению качества продукции для Zoppelletto S.p.A.. Проектирование последовательности деформации и инструментов для ковки можно моделировать до, а также во время производства. Это позволяет инженеру легко выявлять недостатки процесса, что приводит к экономии средств и времени.

Такие усилия по моделированию могут быть очень полезными при выявлении неоднородных деформаций, таких как складки, которые нелегко обнаружить при обычном визуальном осмотре. Кроме того, исходя из промышленного опыта, этот подход позволяет сократить время, необходимое для настройки новых циклов ковки, примерно на 40%.

Фабио Бассан — профессор кафедры менеджмента и инженерии Университета Падуи, Виченца, Италия.