Studies on stress and strain state in cold orbital forging a AlMgSi alloy flange pin

The orbital forging is one of the metal forming processes which enables the manufacture of products through worm or cold working. A characteristic feature of this technological process is the use of a special wobbling motion of one of the tools in order to reduce the required forming force. This is particularly advantageous during the formation of products in the shape of a disc or a flange pin. Unfortunately, typical constraints of cold orbital forging are: uncontrolled buckling, loss of shape stability (“mushroom effect”) and cracks. They depend on the technological parameters of the process and their cause can be explained on the basis of e.g. workpiece stress state analysis, which is a difficult task due to the complexity of orbital forging process. The article discusses the issues of stress and strain in cold orbital forged parts of the flange pin type, made of AlMgSi aluminum alloy. The results of the presented FEM simulation, verified experimentally, explain the influence of the theoretical aspects of this process on its implementation conditions. It is assumed that orbital forging is performed on the PXW-100A press and the numerical model takes into account all possible variants of the process. Debate boils down to discussing the stress and strain state (e.g. analyzing the stress and strain rate fields) occurring in the workpiece in the context of chosen technological parameters and constrains of orbital forging process.

Prasowanie obwiedniowe jest jedną z technologii obróbki plastycznej, która umożliwia wytwarzanie wyrobów poprzez ich kształtowanie na zimno lub ciepło. Wyroby prasowane obwiedniowo charakteryzują się stosunkowo dużą jakością powierzchni oraz małą tolerancją wymiarową Charakterystyczną oechą tego procesu technologicznego jest zastosowanie specjalnego ruchu wahającego jednego z narzędzi w celu obniżenia wymaganej siły kształtowania. Szczególnie korzystne jest to podczas kształtowania wyrobów typu tarcza lub sworzeń z kołnierzem Typowymi ograniczeniami prasowania obwiedniowego są nie- kontrolowane wyboczenie. utrata stateczności kształtu oraz pęknięcia. Zależą one od parametrów technologicznych procesu, a ich przyczynę można wyjaśnić na podstawie np. analizy stanu naprężenia panującego w wyprasoe. Z uwagi na złożony charakter prasowania obwiedniowego jest to zadanie trudne. W artykule omówiono zagadnienia stanu naprężenia i odkształcenia w prasowaniu obwiedniowym części typu sworzeń z kołnierzem, która jest wykonana ze stopu aluminium AlMgSi. Przedstawione wyniki symulacji, zweryfikowanej doświadczalnie, wyjaśniają znaczenie aspektów teoretycznych tego procesu na jego warunki realizacji Zakłada się. że prasowanie obwiedniowe jest realizowane na prasie PXW-I00A, a model numeryczny uwzględnia wszystkie możliwe warianty realizacji procesu na tej maszynie. Dyskusja sprowadza się do omówienie stanu naprężenia i odkształcenia (analizując prędkość odkształcenia) panującego w wyprasce w kontekście wybranych parametrów technologicznych i ograniczeń procesu prasowania obwiedniowego.