การวิเคราะห์หาตัวแปรที่เหมาะสมในกระบวนการตีขึ้นรูปร้อนโดยระเบียบวิธีไฟไนต์วอลุ่ม

A study for improvement of production efficiency in hot forging processes using the finite volume method

Name: ดอน แก้วดก

Organization : สถาบันเทคโนโลยี ไทย-ญี่ปุ่น. คณะวิศวกรรมศาสตร์

Email : don@tni.ac.th

Name: สุรศักดิ์ สุรนันทชัย

Organization : มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี. คณะวิศวกรรมศาสตร์

keyword: การไหลตัวของเนื้อโลหะ

; กรรมวิธีการตีขึ้นรูป

; รัศมีภายในแม่พิมพ์

Abstract: เมื่อชิ้นงานถูกตีขึ้นรูปร้อน เนื้อโลหะจะไหลไปในแนวตั้งฉากกับทิศทางการเคลื่อนที่ของเครื่องมือ ความสูงของชิ้นงานจะลดลงเกิดการเปลี่ยนรูปไปตามช่องว่างในแม่พิมพ์ ความสามารถหรือขีดจำกัดในการตีขึ้นรูป ก็คือ การแตกร้าวของแม่พิมพ์และข้อบกพร่องที่เกิดขึ้นกับผิวชิ้นงานสำเร็จ งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาปัญหาที่เกิดขึ้นในโรงงานอุตสาหกรรมตีขึ้นรูปชิ้นส่วนยานยนต์และเครื่องจักรกลเกษตร โดยมุ่งศึกษาปัญหาของผิวสำเร็จชิ้นงานบริเวณบ่างานที่มีลักษณะเป็นรอยย่นและการแตกร้าวของแม่พิมพ์เมื่อทำการผลิตชิ้นงานเฉลี่ย 1250 ชิ้น ชุดแม่พิมพ์ที่ศึกษาเป็นวัสดุสำหรับผลิตแม่พิมพ์ SKD61 ชุบแข็งที่ระดับ 56 HRC วัสดุชิ้นงานเป็นเหล็กเหนียว S45C ใช้อุณหภูมิในการตีขึ้นรูป 1100-1250 องศาเซลเซียส ใช้สารหล่อลื่นกราไฟต์ การศึกษาเพื่อหาสาเหตุของการเกิดปัญหาโดยมุ่งไปที่ค่ารัศมีของคอร์เนอร์(Corner) และฟิลเลต (fillet) บนแม่พิมพ์ซึ่งมีผลต่อพฤติกรรมการไหลตัวของเนื้อโลหะระหว่างการเปลี่ยนรูป ผลการจำลองการตีขึ้นรูปด้วยโปรแกรม MSC.SuperForge พบว่าการไหลตัวของโลหะจะเพิ่มขึ้นหากเพิ่มขนาดของรัศมี คอร์เนอร์ (Corner) และฟิลเลต (Fillet) และจากการทดลองขึ้นรูปพบว่า บริเวณบ่าของชิ้นงานซึ่งเคยเกิดรอยย่นหลังการผลิตมีแนวการลดลงอย่างมีนัยสำคัญ จึงได้ออกแบบแม่พิมพ์ให้มีขนาดรัศมีเพิ่มขึ้นร้อยละ 12.5 และเมื่อเพิ่มขั้นตอนบล๊อคเกอร์ (Blocker) เข้าไปในกระบวนการผลิต ผลการจำลองในโปรแกรมแสดงให้เห็นว่าขนาดของแรงที่ใช้ในการขึ้นรูปที่แม่พิมพ์สำเร็จมีค่าลดลง เมื่อทำการทดลองผลิตพบว่าแม่พิมพ์สามารถผลิตชิ้นงานได้มากกว่า 5000 ชิ้น

Abstract: When bulk materials are deformed by forging processes, they will flow in perpendicular to the motion of tools direction and their shapes are also followed by the geometry of designed dies. The limitation of forging processes depends on the tools life and the quality of finished products such as dies fracture, surface tearing and dimensional accuracy on workpieces. In the current research work, some critical problems found in industry where fabricates agriculture engine parts by hot closed-dies forging process have been studied. The main objective of this project focuses on the productivity improvement of such the product. Under the manufacturing circumstance of 1250 units by average observed, wrinkles were occurred on the workpiece surface near the shoulder area of deformed part as well as cracks were taken place on and insight forging dies. The closed-dies forging were made of SKD61 steel, which was hardened to the constant level of hardness about 56 HRC. The material for workpiece was S45C. The forging temperature was in the range of 1100◦C to 1250◦C and graphite was used as a lubricant. In order to search the causes of such defects formation above in the products during deformation, this investigation emphasized on two process parameters: the radius values in the region of corner and fillet of closed-dies forging. The reason for this is that both parameters affect the material flow inside the dies. From the numerical simulation results of forging processes obtained by employing the finite element (FE) commercial package called: MSC. SuperForge, it could be found that the material flow was improved when increasing the values of radius corner and fillet of forging dies. It has also been seen that a maximum density of material flow was happened in the position near the edge radius corner of closeddies. With real experimental tests, in addition, it was shown that wrinkles occurred in the region around the shoulder of forged products tended to decrease with the increment of two process parameters mentioned, as well. After modification of dies shape by increasing the values of radius corner and fillet about 12.5 percents, the good numerical predictions have been achieved. However, when adding the blocker into such forging process, the results from simulation obtained showed that the deformation forces of finished dies tend to decrease. Thus, forging dies can make the number of products more than 5,000 units.

มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ. สำนักหอสมุดกลาง

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: library@kmutnb.ac.th

Created: 2553

Modified: 2019-08-22

Issued: 2562-07-05

บทความ/Article

application/pdf

BibliograpyCitation : ใน สมาคมวิศวกรเครื่องกลไทย และมหาวิทยาลัยอุบลราชธานี คณะวิศวกรรมศาสตร์. การประชุมวิชาการเครือข่ายวิศวกรรมเครื่องกลแห่งประเทศไทย ครั้งที่ 24 (ME-NETT 2010) (AMM51). อุบลราชธานี : มหาวิทยาลัยอุบลราชธานี

tha

©copyrights มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	ME-NETT 2010AMM51.pdf	695.31 KB	4	2022-11-27 00:39:00

ใช้เวลา

0.030735 วินาที