Model tests of the ring rolling process

Wytwarzanie pierścieni metodą kuto-walcowaną należy do najbardziej widowiskowych, a zarazem zaawansowanych kinematycznie procesów obróbki plastycznej. Opracowane technologie kształtowania pierścieni są bardzo cenne i stanowią know-how firm, które nie jest ani udostępniane, ani publikowane. Obecnie wykonanie kuto-walcowanych pierścieni polega na walcowaniu pierścieni z jednoczesnym profilowaniem pobocznic w szczególności materiałów lekkich. Niniejsza praca stanowi wstęp do badań nad opracowaniem i weryfikacją procesu walcowania pierścieni ze stopu aluminium EN AW– 7075. W pracy przedstawiono studium opracowania procesu walcowania pierścieni w programie symulacyjnym Simufact Forming, wykorzystującym metodę elementów skończonych. Na wstępie przedstawiono planowaną metodykę badawczą, mającą na celu uzyskanie zweryfikowanej technologii kształtowania pierścieni. Zaprezentowano zakres i metodę przeprowadzenia badań plastometrycznych, które posłużyły do opracowania matematycznego opisu zmian materiałowych. W dalszej części wskazano na zależności pomiędzy różnymi rodzajami przyjętej kinematyki walców w procesie walcowania pierścieni, jej wpływem na przebieg procesu i geometrię pierścienia. Artykuł wskazuje na możliwość zastosowania uproszczonego procesu symulacyjnego, który nie wpłynie na przebieg walcowania po przeniesieniu wyników do badań fizycznych przeprowadzonych na walcarce laboratoryjnej lub przemysłowej. Otrzymane wyniki badań kształtowania numerycznego pierścienia, takich warunków procesu, jak: prędkość obrotowa walca głównego, posuw trzpienia oraz zapotrzebowanie siłowe procesu posłużyły do zaprojektowania i wykonania modelowej walcarki do pierścieni, na której przeprowadzone zostaną badania weryfikujące symulacje.Manufacturing of rings rolling method is among the most spectacular and most kinematically advanced metal forming processes. Developed ring forming technologies are very valuable and constitute the know-how of their respective companies, which are not made available or published. Currently, manufacturing of forged and rolled rings involves rolling rings with simultaneous profiling of side surfaces, particularly with the application of lightweight materials. This article is an introduction to research concerning the development and verification of the process of rolling rings from EN AW – 7075 aluminum alloy. This article presents a study of simulation of the ring rolling process in the Simufact Forming simulation environment, utilizing the finite element method. The planned research methodology, with the objective of obtaining verified ring forming technology, is presented in the introduction. The scope and method of conducting plastometric tests, which served for the development of a mathematical description of material changes, is presented. Further on, dependencies between various types of adopted roll kinematics in the ring rolling process are indicated, along with their influence on the course of the process and ring geometry. The article indicates the possibility of applying a simplified simulation process, which will not affect the course of rolling after transfer of results to physical tests performed on a laboratory or industrial rolling mill. Obtained results of ring forming numerical simulations and process conditions, such as: rotational speed of the main roll, mandrel advance and force demand of the process, served for the design and construction of a model ring rolling mill, on which tests will be performed to verify the simulation