Friction analysis in hot forging process

Abstract

Dövme operasyonları yaygın olarak üretim süreçleri için kullanılır. Dövme operasyonlarında, parametreleri değiştirme ile sürtünme azaltmak tamamen pürüzsüz, sürtünmesiz kalıplar elde etmek için çok önemlidir. Bu çalışmanın amacı sıcak dövme koşulları altında alüminyum için sürtünme faktörlerini belirlemek için halka testini değerlendirmektir. Bu deneysel çalışmada, birçok farklı testler ara yüzey sürtünme belirlemek için farklı koşullar ile geliştirilmiştir. İşlem parametreleri ve kalıp geometrisi AYDINLAR Alüminyum tarafından sağlanmış ve model Sonlu Elemanlar Analiz yöntemine dayalı MSC Marc v.2010 yazılım paketinde hazırlanmıştır. Gerekli malzeme karakterizasyonu dilatometre test cihazı tarafındanfarklı sıcaklık ve gerinme hızlarında elde edilmiştir. İncelenen alüminyum alaşımın akma gerilmesinin matematiksel tanımı deneysel eğrinin şekli ile en yüksek uyum göstermesine bağlı olarak karar verilmiştir. Kalibrasyon eğrileri sonlu elemanlar analizinden elde edilmiştir. Ölçülen gerilim-gerinim grafikleri hesaplanan sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. Bu sonuçlar göstermiştir ki, Sonlu Elemanlar yöntemi ile elde edilen sonuçlar gerçek işlemde ölçülen değerlere yakın çıkmaktadır.Anahtar kelimeler: Sıcak Dövme, Alüminyum Dövme, Halka Basma Testi, Metal Şekillendirme, Dövme Presi, Sürtünme, Sonlu Hacim Analizi.

Forging operations are widely used for manufacturing processes. In forging operations, reducing the friction with changing parameters is quite important to obtain perfectly smooth, frictionless dies. The aim of this study is to evaluate the ring test as a method for determining friction factors for aluminum under hot forging conditions. In the experimental study, several different tests have been improved with different conditions to determine interfacial friction. On the basis of process parameters and die geometry supplied by AYDINLAR Aluminum Company, full scale computational models of the process have been constructed by using MSC Marc v.2010 FEA package. The necessary material characterization has been done by dilatometer test device for different temperatures and strain rates. Mathematical description of flow stress of examined aluminium alloys determined according to optimum match of the shape of the experimental curve. Calibration curves have been obtained with respect to finite element simulations. The measured stress-straindiagrams compared with the computational results. These results indicate that reasonable good agreement between the measured data and computational results can be achieved provided that the Finite Element Method is used.Keywords: Hot Forging, Aluminum Forging, Ring Compression Test, Metal Forming, Press Forging, Friction, Finite Volume Analysis