Analysis of process limits for open-die forging with superimposed manipulator displacements in vertical direction
Analysis of process limits for open-die forging with superimposed manipulator displacements in vertical direction
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机械手垂直方向叠加位移开模锻造工艺极限分析
DOI：
10.1007/s11740-019-00918-y
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发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Reinisch
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Wolfgarten;Reinisch
开式模锻是一种渐进式大块金属成形工艺，具有优异的机械性能和使用寿命。因此，开式模锻件用于高负荷应用目的，例如，在能源技术方面。然而，在开式模锻中可生产的几何形状的范围主要限于具有简单横截面的长而直的工件。在这里，具有叠加的操纵器位移的开式模锻为弯曲工件的生产提供了很大的潜力。新的工艺概念基于这样的理念，即最初设计为搬运设备的机械手现在被积极地用于控制材料流向预期的最终几何形状。这一设想已成功地应用于开式模锻生产曲面工件。此处介绍的调查现在旨在分析垂直方向弯曲的工艺限值。基于基本分析，锻造模具之间的样品的倾斜和不希望的接触的曲率与锻造模具被确定为主要的工艺限制，导致曲率的减少。通过数值模拟和基本几何分析，确定了一个工艺窗口，在该窗口中可以避免工艺极限的发生，从而避免曲率的减小。最后，在IBF的工业规模的开式模锻装置上进行了实验验证，证明所确定的工艺窗口可以成功实现。
Open-die forging is an incremental bulk metal forming process providing excellent mechanical properties and lifetime. Therefore, open-die forged parts are used for highly loaded application purposes e.g., in energy technology. However, the range of producible geometries in open-die forging is limited mainly to long and straight workpieces with simple cross-sections. Here, open-die forging with superimposed manipulator displacements offers a large potential for the production of curved workpieces. The new process concept is based on the idea, that the manipulator, originally designed as a handling device, is now actively used to control the material flow towards an intended final geometry. The idea was successfully realized for the production of curved workpieces by open-die forging. The hereby-presented investigations now aim at an analysis of the process limits for bending in vertical direction. Based on a fundamental analysis, a tilting of the samples between the forging dies and an undesired contact of the curvature with the forging die were identified as main process limits leading to a reduction of the curvature. By numerical simulation and fundamental geometric analysis, a process window was identified, where the occurrence of process limits and thus a reduction of curvature can be avoided. Finally, experimental validation was carried out at the industrially scaled open-die forging setup at IBF proving that the identified process window can successfully be realized.
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DOI：
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