SEMINARIUM KUŹNICZE ZWIAZKU KUŹNI POLSKICH POLISH FORGING ASSOCIATION SEMINAR

Transkrypt

1 SEMINARIUM KUŹNICZE ZWIAZKU KUŹNI POLSKICH POLISH FORGING ASSOCIATION SEMINAR INNOWACYJNE URZĄDZENIA I TECHNOLOGIE DLA PRZEMYSŁU KUŹNICZEGO Łęczyca, 6-7 kwietnia 2017 In partnership with POLISH FORGING ASSOCIATION KC96 Ltd TRANSVALOR

2 Optymalizacja procesów kucia matrycowego z wykorzystaniem oprogramowania FORGE Optimization of closed-die forging process by FORGE simulation software. dr inż. Zdzisław Cyganek

3 Kim jesteśmy KC96 Ltd. jest dystrybutorem firmy TRANSVALOR na Europę Centralną i Wschodnią, która posiada biura w Klatovy na zachodzie Czech. Głównym celem firmy jest dystrybucja i wsparcie techniczne oprogramowania do modelowania procesów przeróbki plastycznej. Bliska współpraca z ośrodkami akademickimi. 3

4 Kim jesteśmy 4

5 Kim jesteśmy Sean LEI - China Greater China Country Manager and 7 distributors India 5

6 Wyzwania stojące przed przemysłem kuźnicznym Doskonalenie procesów technologicznych Optymalizacja procesów kucia Zmniejszenie ilości odpadów Łatwe wprowadzanie nowego produktu Czas Koszty Jakość produktu Przewidywanie wad Mikrostruktura i skład chemiczny Właściwości użytkowe wyrobu Wprowadzenie na rynek Elastyczność Krótsze cykle produkcyjne Zwiększenie konkurencyjności Jakość Oszczędności Mniej prób i wadliwych produktów Optymalna dobór wsadu Podniesienie żywotności narzędzi Baza wiedzy Zrozumienie procesu Wdrażanie innowacji procesowych Rozwój kompetencji pracowników Symulacje pomoc i nowe możliwości 6

7 FORGE NxT 2.0 7

8 AUTOMATYCZNA OPTYMALIZACJA W FORGE NxT 2.0 Optymalizacja procesu to wyzwanie dla każdego technologa. Z praktycznego punktu widzenia optymalizacja oznacza: wykonać lepiej - wyprodukować taniej - rozwiązać szybciej Optymalizacja w procesie kucia pozwala obniżyć koszty produkcji oraz poprawić jakość wytwarzanego elementu. Jak automatyczna optymalizacja pozwala na poprawę procesu kucia matrycowego? Source : fr.freepik.com 8

9 AUTOMATYCZNA OPTYMALIZACJA W FORGE NxT 2.0 Jak przeprowadzić automatyczną optymalizację? Cel Parametry procesu Warunki brzegowe obniżenie masy wsadu zmniejszenie zużycia narzędzi i naprężeń działających na narzędzia uzyskanie założonej wartości np. temperatury, wielkości ziarna, twardości w wybranym obszarze wyrobu nieprzekroczenie maksymalnych parametrów urządzenia gabaryty i położenie wsadu kształt narzędzi temperatura (wsadu i narzędzi) czas chłodzenia, prędkość odkształcenia, posuw warunki tarcia i wymiany ciepła krzywa umocnienia materiału Pełne wypełnienie wykroju Brak zakuć oraz wad określona wartość skalarna określona wartość siły nacisku lub momentu 9

10 AUTOMATYCZNA OPTYMALIZACJA W FORGE NxT 2.0 Cel Parametry procesu Warunki brzegowe OPTYMALIZACJA Generacja #1 Generacja #2 Główne zasady : Każda symulacja wykorzystuje kilka parametrów procesu (np. średnica i długość wsadu). Można je nazwać zbiorem zmiennych. Każda generacja zawiera kilka zbiorów. Dobry zbiór spełnia postawiony cel i respektuje założone warunki brzegowe. USTAWIENIA Generacja #3 Niewłaściwy zbiór nie przestrzega warunków brzegowych. Kolejna generacja jest tworzona na podstawie najlepszych, w danym momencie, zbiorów zmiennych. 10

11 JAK TO DZIAŁA? Algorytm funkcji automatycznej optymalizacji działa tak długo, aż uzyskana zostanie żądana liczba generacji. Dla każdej generacji zostaje przygotowany nowy zbiór zmiennych. Dla każdej generacji zostaje obliczona funkcja celu, która służy do porównania poszczególnych generacji między sobą. 11

12 A ZWYCIĘZCĄ JEST Po zakończeniu działaniu algorytmu otrzymane wyniki zostają zestawione wg. funkcji celu. Ranking obejmuje wszystkie przeliczone generacje, zarówno te dla których warunki brzegowe zostały spełnione (kolor zielony) jak i te które warunków brzegowych nie spełniły (kolor czerwony). Najwyżej w rankingu plasuje się ta generacja dla której funkcja celu ma najniższą wartość. 12

13 JAK WYKORZYSTAĆ FUNKCJĘ AUTOMATYCZNEJ OPTYMALIZACJI Przypadek #1 : Dobór wymiarów wsadu w celu zminimalizowania jego wagi, przy jednoczesnym uniknięciu wad i niewypełniania. Gięcie Kucie wstępne Kucie wykańczające 13

14 JAK WYKORZYSTAĆ FUNKCJĘ AUTOMATYCZNEJ OPTYMALIZACJI Przypadek #1 : Dobór wymiarów wsadu w celu zminimalizowania jego wagi, przy jednoczesnym uniknięciu wad i niewypełniania. 14

15 JAK WYKORZYSTAĆ FUNKCJĘ AUTOMATYCZNEJ OPTYMALIZACJI Przypadek #1 : Dobór wymiarów wsadu w celu zminimalizowania jego wagi, przy jednoczesnym uniknięciu wad i niewypełniania. 15

16 JAK WYKORZYSTAĆ FUNKCJĘ AUTOMATYCZNEJ OPTYMALIZACJI Przypadek #1 : Dobór wymiarów wsadu w celu zminimalizowania jego wagi, przy jednoczesnym uniknięciu wad i niewypełniania. 16

17 JAK WYKORZYSTAĆ FUNKCJĘ AUTOMATYCZNEJ OPTYMALIZACJI Przypadek #1 : Dobór wymiarów wsadu w celu zminimalizowania jego wagi, przy jednoczesnym uniknięciu wad i niewypełniania. 17

18 JAK WYKORZYSTAĆ FUNKCJĘ AUTOMATYCZNEJ OPTYMALIZACJI Przypadek #1 : Dobór wymiarów wsadu w celu zminimalizowania jego wagi, przy jednoczesnym uniknięciu wad i niewypełniania. 18

19 JAK WYKORZYSTAĆ FUNKCJĘ AUTOMATYCZNEJ OPTYMALIZACJI Przypadek #1 : Dobór wymiarów wsadu w celu zminimalizowania jego wagi, przy jednoczesnym uniknięciu wad i niewypełniania. 19

20 JAK WYKORZYSTAĆ FUNKCJĘ AUTOMATYCZNEJ OPTYMALIZACJI Przypadek #1 : Dobór wymiarów wsadu w celu zminimalizowania jego wagi, przy jednoczesnym uniknięciu wad i niewypełniania. 20

21 JAK WYKORZYSTAĆ FUNKCJĘ AUTOMATYCZNEJ OPTYMALIZACJI Przypadek #1 : Dobór wymiarów wsadu w celu zminimalizowania jego wagi, przy jednoczesnym uniknięciu wad i niewypełniania. 21

22 JAK WYKORZYSTAĆ FUNKCJĘ AUTOMATYCZNEJ OPTYMALIZACJI Przypadek #1 : Dobór wymiarów wsadu w celu zminimalizowania jego wagi, przy jednoczesnym uniknięciu wad i niewypełniania. 22

23 JAK WYKORZYSTAĆ FUNKCJĘ AUTOMATYCZNEJ OPTYMALIZACJI Przypadek #1 : Dobór wymiarów wsadu w celu zminimalizowania jego wagi, przy jednoczesnym uniknięciu wad i niewypełniania. 23

24 JAK WYKORZYSTAĆ FUNKCJĘ AUTOMATYCZNEJ OPTYMALIZACJI Przypadek #1 : Dobór wymiarów wsadu w celu zminimalizowania jego wagi, przy jednoczesnym uniknięciu wad i niewypełniania. 24

25 JAK WYKORZYSTAĆ FUNKCJĘ AUTOMATYCZNEJ OPTYMALIZACJI Przypadek #2 : Optymalizacja kształtu narzędzi w celu zmniejszenia liczby operacji, przy jednoczesnym obniżeniu sił niezbędnych do kształtowania wyrobu Zadanie: Czy jest możliwe zmniejszenie liczby operacji z 5 do 4? Jaki powinien być optymalny kształt narzędzia dla nowej operacji? Czy jest możliwe zmniejszenie energii, niezbędnej do kucia?? Cel: Przygotować geometrię dla nowej operacji kucia, uwzględniając zmniejszenie zużycia energii, oraz zapewniając poprawne wypełnienie matrycy oraz brak zakuć. 25

26 JAK WYKORZYSTAĆ FUNKCJĘ AUTOMATYCZNEJ OPTYMALIZACJI Przypadek #2 : Optymalizacja kształtu narzędzi w celu zmniejszenia liczby operacji, przy jednoczesnym obniżeniu sił niezbędnych do kształtowania wyrobu Realizacja: Wykonanie serii symulacji, przy założeniu zmiany dwóch parametrów: kąta nachylenia matrycy średnicy w dolnej części matrycy Do tego celu wykorzystano bezpośrednie połączenie programy FORGE NxT 2.0 z programem CAD. 26

27 JAK WYKORZYSTAĆ FUNKCJĘ AUTOMATYCZNEJ OPTYMALIZACJI Przypadek #2 : Optymalizacja kształtu narzędzi w celu zmniejszenia liczby operacji, przy jednoczesnym obniżeniu sił niezbędnych do kształtowania wyrobu 27

28 JAK WYKORZYSTAĆ FUNKCJĘ AUTOMATYCZNEJ OPTYMALIZACJI Przypadek #2 : Optymalizacja kształtu narzędzi w celu zmniejszenia liczby operacji, przy jednoczesnym obniżeniu sił niezbędnych do kształtowania wyrobu Rezultaty: Dzięki wykonanej optymalizacji udało się: zmniejszyć liczbę operacji, co przekłada się na niższe koszty narzędzi oraz skraca czas produkcji (krótszy czas na wymianę oprzyrządowania obniżyć siły niezbędne do kształtowania, co daje obniża koszty i pozwala lepiej zarządzać dostępnymi urządzeniami 28

29 JAK WYKORZYSTAĆ FUNKCJĘ AUTOMATYCZNEJ OPTYMALIZACJI Przypadek #3 : Optymalizacja kształtu przedkuwki w celu zminimalizowania jej masy, przy jednoczesnym uzyskaniu założonej struktury materiału Trzpień Materiał: stal AISI 1045 Temperatura kucia: 1150 C Masa: 5,1 kg Początkowa wielkość ziarna: ASTM 4 29

30 JAK WYKORZYSTAĆ FUNKCJĘ AUTOMATYCZNEJ OPTYMALIZACJI Przypadek #3 : Optymalizacja kształtu przedkuwki w celu zminimalizowania jej masy, przy jednoczesnym uzyskaniu założonej struktury materiału 30

31 JAK WYKORZYSTAĆ FUNKCJĘ AUTOMATYCZNEJ OPTYMALIZACJI Przypadek #3 : Optymalizacja kształtu przedkuwki w celu zminimalizowania jej masy, przy jednoczesnym uzyskaniu założonej struktury materiału 31

32 JAK WYKORZYSTAĆ FUNKCJĘ AUTOMATYCZNEJ OPTYMALIZACJI Przypadek #3 : Optymalizacja kształtu przedkuwki w celu zminimalizowania jej masy, przy jednoczesnym uzyskaniu założonej struktury materiału 32

33 JAK WYKORZYSTAĆ FUNKCJĘ AUTOMATYCZNEJ OPTYMALIZACJI Przypadek #3 : Optymalizacja kształtu przedkuwki w celu zminimalizowania jej masy, przy jednoczesnym uzyskaniu założonej struktury materiału 33

34 APLIKACJE PRZEMYSŁOWE Element Stal 40HM Masa 26,7 kg Młot 3,5 tony 34

35 APLIKACJE PRZEMYSŁOWE brak wypełnienia przy 0.52cm wypełnienie przy 0.546cm wypełnienie przy 0.52cm 35

36 APLIKACJE PRZEMYSŁOWE 36

37 APLIKACJE PRZEMYSŁOWE Rezultaty mm = 5,873% 26,7kkkk 1,6kkkk/oooooooooooooo mm = 1,6 kkkk oooooooooooooo 500 oooooooooooooo/rrrrrr 800 kkkk rrrrrr 37

38 APLIKACJE PRZEMYSŁOWE 38

39 APLIKACJE PRZEMYSŁOWE 39

40 APLIKACJE PRZEMYSŁOWE 40

41 APLIKACJE PRZEMYSŁOWE 41

42 APLIKACJE PRZEMYSŁOWE 42

43 APLIKACJE PRZEMYSŁOWE 43

44 APLIKACJE PRZEMYSŁOWE 44

45 APLIKACJE PRZEMYSŁOWE 45

46 APLIKACJE PRZEMYSŁOWE 46

47 APLIKACJE PRZEMYSŁOWE 47

48 APLIKACJE PRZEMYSŁOWE 48

49 PODSUMOWANIE I WNIOSKI PROCESY Applicable to product & dies Symulacje dają szybkie odpowiedzi Łatwiejsze przygotowa nie oferty Zastępują kosztowne próby i pozwalają unikać błędów JAKOŚĆ PRODUKTU NARZĘ DZIA Unikanie zakuć i wad Ocena naprężeń i zużycia narzędzi Analiza płynięcia i struktury materiału Unikanie pęknięć i zniszczenia narzędzi Ocena końcowych właściwości wyrobu Umożliwia wydłużenie żywotności narzędzi OPTYMA LIZACJA Zwiększenie uzysku materiału Podniesienie rentowności produkcji Poprawa wykorzysta nia potencjału urządzeń 49

50 ZAPROSZENIE 50

51 Dziękuję za uwagę Benchmark Report