Metody predikce životnosti v konstrukci tvářecích nástrojů

Josef Rentka

Disertační práce

Method of Life Prediction in Forming Tools Design

Anotace:

Doktorská práce pojednává o možnostech predikce životnosti nástrojů. Na začátku mapuje aktuální situaci v této problematice, existují různé přístupy jak zjišťovat životnost nástrojů. V tomto dokumentu se zaměřuje autor na porovnání numerického modelu s reálným procesem tváření. Protože problematika životnosti při tvářecích procesech je velice široká, zaměřil se autor pouze na základní technologii tváření, a to tváření za studena. Je navržen experiment, který byl porovnán s reálným procesem. Při návrhu experimentu bylo využito experimentálního lisu ZD 40 s numerickým řízením a sběrem dat. Lis umožňuje provádět jak tahové, tak i tlakové zkoušky. Experiment v reálném provozu by byl velmi drahý pro svou časovou náročnost. Experiment proběhl pro dva druhy nástrojových materiálů a dva druhy tvářených materiálů. Vhodnou kombinací všech materiálů tak vznikly dvě sady nástrojů a tvářených materiálů, které se zkoušely. Jedna zkušební sada se skládala ze dvou desek (nástroje) a několika špalíčků (vzorků). Tyto vzorky se lisovaly za studena na lisu, který byl spojen s PC. Po odlisování 10 vzorků, byly změřeny nástroje v místě expozice. Měření probíhalo na délkoměru MAHR. Získané údaje bylo třeba korigovat (jsou představeny dvě možnosti přístupu). Z korigovaných dat vyplynuly úbytky povrchu - opotřebení. Průnikem změřených dat a dat z numerického modelu byla přijata základní premisa opotřebení. Jako vedlejší produkt práce byly porovnány teploty dosahované během procesu tváření a konfrontovány s numerickým modelem. Teploty byly měřeny bezdotykovou metodou pomocí termovizní kamery. Rozdíly mezi numerickými modely (různé verze výpočetního programu) a reálnými procesy byly osvětleny. Během experimentu byly nástroje také změřeny pomocí přístroje pro měření intenzit magnetického pole. To samo o sobě není účelné pro tuto práci. Zařízení je však schopno detekce vad pod povrchem, čímž není potřeba technologií, jako je rentgen a ultrazvuk, pro detekci různých anomálií. Z výsledků tohoto měření lze odvodit stav nástrojů.

Abstract:

The dissertation thesis addresses the prediction possibilities of tool life. The beginning of the thesis surveys the current situation of the issues; there are various approaches to investigate the tool life. In this document, the author focuses on the comparison of the numerical model with the real forming operation. Since the issue of the durability in forming operations is very wide, the author focused only on the basic forming technology, i.e. cold forming. The experiment, which was compared to the real operation, was upsetting. While drawing the experiment up, was used experimental press the ZD 40 with numerical driving and collecting dates. The press allows the performance of both tensile and compression tests. The experiment in the actual operations would be very expensive due to the fact that it is time-consuming. The experiment was performed for two types of tool materials and two types of formed materials. Through the appropriate combination of all materials, two sets of tools and formed materials were made; they were subject to testing. One test set comprised two plates (tools) and several blocks (samples). The blocks were cold pressed, using the press connected to a PC. After pressing of 10 samples, the tools changes were measured in exposed place. The measurement was carried out using a MAHR length gauge. The obtained data needed to be corrected (two approach options are presented). Decreases in the surface - wear and tear - arose from the corrected data. The following premise of the wear and tear was adopted based on the intersection of the measured data and the data from the numerical model. As a by-product of the thesis, the temperatures reached during the forming operation were compared and confronted with the numerical model. The temperatures were measured, using a contactless method with a thermal camera. The differences between the numerical models (various versions of the computing software) and the actual processes were explained. In the experiment, the tools were also measured, using the instrument for magnetic field intensity measurement. This, however, is not the actual goal of the thesis. The device, however, is able to detect defects under the surface; thus there is no need for the technologies, such as x-ray or ultrasound, to detect various anomalies. The conditions of the tools can be deduced from the results of this measurement.

Klíčová slova

Opotřebení, životnost tvářecích nástrojů, korekce měření úbytků, numerický model, měření intenzit magnetického pole, termovizní měření teploty, MKP

Keywords

Wear and tear, durability of forming tools, correction of decrease measurement, numerical model, magnetic field intensity measurement, thermal imagining measurement of temperature, finite element method (FEM)

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 9. 8. 2016

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 24. 1. 2017
• Vedoucí: Jiří Hrubý
• Oponent: Dana Stančeková, Dušan Štekláč, Stanislav Rusz

VŠB - Technická univerzita Ostrava

Fakulta strojní

Doktorský studijní program / obor:
Strojní inženýrství / Strojírenská technologie