Due to the complicated shape of the spider, the production method was changed from cold to warm forging. Finite element analysis was performed to predict the forging load and shape using the enclosed hydraulic die set. As the forging load increases due to the spider die volume, die stress analyses were performed to optimize the die design in order to reduce the die stress in various conditions. Large deformation while producing the complicated forging parts induces high forging load, which is one of the main parameters of the forging surface defects. The forging process was analyzed to find out the root cause of the surface defects generated during the spider production for various parameters, thereby revealing that the radius of die in the defect zone influenced the air trap depth, being the root cause of the surface defect. It was verified that die life was increased and the surface defect was eliminated by changing the die design during the mass production test.
Traditional forging of a hollow T-shaped part has been applied to forge a solid T-shaped product from a solid billet and then to machine the hollow in that. In a case, a hollow T-shaped part can be forged by backward-extruding from a solid billet. In this study, four types of forging were suggested for manufacture of hollow T-shaped parts. Forging simulations for each of these forging methods were carried out to investigate folding defect, metal flow pattern, effective strain, and forging loads. Experimental works were carried out to be compared with the simulation results. Here, the ratio of the thickness of the hollow tube to that of the flange was selected to investigate a forging defect like folding.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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제40권4호
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pp.314-319
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2016
플랜지 볼트는 체결하중을 분산시키기 위한 와셔와 같은 역할을 하는 플랜지를 가지고 있으며, 주로 냉간단조로 성형된다. 플랜지의 단조 시 꽃무늬 모양의 결함이 발생할 수 있다. 이 결함은 치수 정밀도 및 품질 저하 등의 문제점을 야기할 수 있어 이에 대한 개선이 요구된다. 본 논문에서는 플랜지 볼트의 플라워 형상 결함을 개선하기 위한 금형 설계방법을 제안하고자 하였다. 이를 위해 기존의 단조 공정에서 앞판의 내경을 변수로 금형을 수정하였다. 수정된 금형을 적용한 단조 공정은 상용 유한요소해석 코드인 DEFORM-3D를 이용하여 시뮬레이션 하였고, 해석결과를 기준으로 단조 실험을 하여 결과의 신뢰성을 검증하였다.
In this research, we developed a process design hot-forging technology that precisely forms an inner race. The inner race transmits power to a one-way clutch of an automatic transmission and minimizes the CNC machining allowance. For a multi-stage hollow shape (inner race), we proposed several shapes of blocker and finisher for the precision hot-forging process and analyzed the forging process using DEFORM. The hot-forging process was optimized for several parameters, such as metal flow pattern, forging defect, and forming load. Blockers and finisher dies in the hot-forging process were designed to select optimal shapes from finite element analysis, and experiments were conducted to optimize the hot-forging process.
Hollow flange-shaped parts rue widely used in transportation systems. For good quality products, in general, design of preforms and die shapes for a progressive forging process is an important issue. For the design of die shapes for the forging process of a hollow flange, computer simulations Were earned out using the rigid-plastic finite element method. Forging defects like folding were seen in the vicinity of die corners at the typical shape ratios of upper and lower dies Die shape ratios at which the forging defect could occur during the extrusion-forging process of the hollow flange were investigated. The results might be efficiently used for the proper design of perform shapes, die shapes, and forging processes.
Internal and external defects of an inner pulley for automobile air conditioner are investigated in this study. Inner pulley is a part of compressor clutch assembly of automobile air conditioner. In cold forging of inner pulley, the design requirement are to keep the same height of the inner rib and outer one and to make uniform distribution of hardness in the forged product. At the end of the forging of inner pulley, the piping defect as an external defect begins to form at the back center of the billet. The internal crack as an internal defect also occur at the adiabatic shear band which usually has maximum ductile fracture value. It is important to predict when the internal and external defects occur during the deformation process, in order to minimize the amount of discard that is generated. The finite element simulations are applied to analyze the defects. The validity of the computational results are examined by experiments. These computational results are in good agreement with the experimental ones.
Hot-forging Process and die design was made for a large-scale compressor wheel of Ti-6Al-4V alloy with 2-D FE analysis. The design integrated the geometry-controlled approach and dynamic materials modelling(DMM). In order to obtain the processing contour map of Ti-6Al-4V alloy based on DMM, compression tests were carried out in the temperature range of 915$^{\circ}C$ to 1015$^{\circ}C$ and the strain range of 10$\^$-3/s$\^$-1/ to 10s$\^$-1/. In the die design of the compressor wheel using the rigid-plastic FE analysis, forging dimensional accuracy, the capacity of the forging machine and defect-free forging were considered as main design factors. The microstructure of hot forged wheel using the designed die showed a typical alpha-beta structure without forging-defects.
The characteristics and good corrosion resistance at room and elevated temperatures led to increasing application of Ti-alloys such as aircraft, jet engine, turbine wheels. In forging of Ti-alloy at high temperature, die chilling and die speed should be carefully controlled because the flow stress of Ti-alloy is sensitive to temperature, strain and strain-rate. In this study, the forging of turbine disk was numerically simulated by the finite element method for hot-die forging process and isothermal forging process, respectively. The effects of the temperature changes, the die speed and the friction factor were examined. Also, local variation of process parameters, such as temperature, strain and strain-rate were traced during the simulation. It was shown that the isothermal forging with low friction condition produced defect-free disk under low forging load. Consequently, the simulational information will help industrial workers develope the forging of Ti-alloys including 'preform design' and 'processing condition design'. It is also expected that the simulation method can be used in CAE of near net-shape forging.
In this study, the development of an aluminum forged piston was tried to substitute the cast piston, in which there were internal defects such as blow hole and shrink pipe. A gasoline engine piston was chosen as an example for developing the forged piston. Before aluminum forging, model, material (plasticine) test was carried out to investigate the forgeability and internal flow pattern of the forged piston at room temperature. From the result of model material test, an aluminum piston to be forged was redesigned. The aluminum pistion was forged in hot process. The quality of a forged piston was compared with that of a cast piston in the point of mechanical properties, internal defect and microstructure. It was proved that the forged piston was superior to the cast piston.
In keeping with the needs of the times for energy and labor saving and simplifying production processes, interests has been growing in warm forging. Moreover, it is interested in increasing the material usage and production amounts. To improve the productivity and material usage, it is studied the process design of warm forging for socket. Until now, socket is manufactured by hot forging in hammer. The percentage of material usage is under $60\%$ in hammer forging. On the other han4 the percentage can be increased over $90\%$ in warm forging. To change the process from hot forging to warm forging, process designs must be performed. In this time, by using the FEM package, DEFORM-3D, we could get the shape of 1st process and minimum sealing pressure. They are very essential design data to decrease the trial and error. Practically, the overlap defect could be detected and eliminated with design modification of rib height and fillet radius. Moreover, forging load and minimum sealing pressure was defined by the 3D FEM analysis.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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