Kuka za vuču automobila važna je sigurnosna komponenta koja se koristi za vuču automobila uz pomoć vanjske sile nakon što se automobil pokvari. U procesu uporabe, kako bi se spriječio njezin lom ili trošenje, postavljaju se određeni zahtjevi za čvrstoću, tvrdoću i udarnu žilavost vučne kuke.
Kuka za vuču automobila pripada tipu dijelova za savijanje duge osovine, kako bi se poboljšala učinkovitost proizvodnje, kako bi se osigurala upotreba performansi proizvoda, primjer usvaja ovaj proizvodni proces: predoblikovanje valjkom - savijanje - oblikovanje kalupa za kovanje, te provodi teorijsku analizu i simulacija konačnim elementom procesa predoblike kovanja valjaka.
Postupak kovanja valjaka
1 Crtež predforme
Pogled u tlocrt i trodimenzionalni shematski dijagram kovanja kuke za vuču prikazani su na slici 1. Kovanje na valjcima daje razumnu predobliku za kovanje u kalupu, a primarni zadatak njegovog dizajna je formulacija nacrta predoblike za kovanje na valjcima. Razumni oblik predforme prije kovanja trebao bi biti blizu izračunatog. Stoga se formulacija crteža predforme za kovanje valjaka treba temeljiti na izračunu oblika i veličine.
Sl.1 Crtež kovanja kuke
Izračunajte predformu kroz pogled na poprečni presjek kuke za vuču, kao što je prikazano na slici 2. Na temelju izračunate najveće veličine poprečnog presjeka, standardni čelični model može odabrati okruglu čeličnu gredicu φ48 mm, zatim izračunati izvornu duljinu predforme.
Slika 2 Karta presjeka i izračunati predsklop
Konačna predforma valjanog kovanja kao što je prikazano na slici 3 može se dobiti na temelju daljnjih proračuna.
Slika 3 Nacrt predforme valjkastog kovanja
2 Određivanje prolaza valjkastog kovanja i izbor sustava utora
Prema slici 3, dobivena je najveća površina poprečnog presjeka i minimalna površina poprečnog presjeka predforme valjanog kovanja, a zatim se daljnjim posebnim proračunom može dobiti broj prolaza valjanog kovanja za vučne kuke kao 2.
Tijekom procesa valjkastog kovanja, na odabir utora utječu mnogi čimbenici. Uzimajući u obzir zahtjeve oblika poprečnog presjeka predforme kovanjem nakon kovanja s valjcima, odabire se sustav eliptičnog kružnog utora za kuku za vuču i upotrijebi odgovarajuću metodu za izračun međudimenzija poprečnog presjeka, kako bi se dobile dimenzije ovih dijelove kao što je prikazano na slici 4.
Sl.4 Sustav utora valjkastog kovanja i odgovarajuća veličina presjeka
Simulacija konačnih elemenata predoblika za kovanje valjaka
1 Modeliranje konačnih elemenata
Prije postavljanja geometrijskog modela, prvo na temelju proračuna predforme valjanog kovanja, a zatim u kombinaciji s iskustvom za određivanje odgovarajućih dimenzija svakog odjeljka na matrici valjkastog kovanja u obliku luka, čime se postavlja trodimenzionalni čvrsti model. Tijekom procesa simulacije, početna temperatura obratka je 1180 stupnjeva, dobiva se model konačnih elemenata valjkastog kovanja, kao što je prikazano na slici 5.
Slika 5 Model konačnih elemenata procesa kovanja valjaka
2 Rezultati simulacije i analiza
Koraci simulacije procesa valjkastog kovanja prikazani su na slici 6. Može se vidjeti da se nakon dvoprolaznog procesa valjkastog kovanja radijalna veličina izratka jako mijenja, posebno na kraju, dostigla je veliko istezanje i na kraju dobivena predforma kuke za vuču bez bljeska, neravnina, u potpunosti u skladu sa zahtjevima procesa izrade predforme, što ukazuje na izvedivost valjkastog kovanja u kuki za vuču proces izrade preforme.
Tijekom valjkastog kovanja izradak se postupno deformira u šupljini matrice. Cjelokupni proces deformacije završava se svakom lokalnom deformacijom. Stoga, kovanje na valjku zahtijeva mnogo manje sile od općeg procesa kovanja. Zakretni moment kovanja valjanjem u dva prolaza izrade predforme prikazan je na slici 7. Pojava vrha vala odgovara stupnju promjene poprečnog presjeka šupljine matrice, što je u skladu s teorijskim proračunom.
Slika 6. Proces deformacije predforme kod valjkastog kovanja
Sl.7 Promjena zakretnog momenta valjkastog kovanja
Promjene naprezanja u različitim trenucima tijekom procesa valjkastog kovanja prikazane su na slici 8. Raspodjela naprezanja tijekom prvog prolaza deformacije prikazana je na slici 8a. Izradak prikazan u koraku 10 zahvaćen je matricom u sredini, a dio koji je u kontaktu s matricom ima veći stres, dok su ostali dijelovi u osnovi nedeformirani. Kako se količina podtlačenja povećava do maksimalne vrijednosti tijekom deformacije, naprezanje doseže maksimalnu vrijednost.
Raspodjela naprezanja tijekom drugog prolaza deformacije prikazana je na slici 8b. Uspoređujući dvoprolazni proces, naprezanje drugog prolaza je veće. To je zato što trupac treba okrenuti za 90 stupnjeva kako bi ušao u šupljinu 2. prolaza nakon 1. prolaza, formirajući usko i visoko deformirano područje.
Sl.8 Raspodjela naprezanja procesa
Nakon valjanja kovanja izratka, završni otkivak dobiven daljnjim savijanjem i kovanjem u kalupu prikazan je na slici 9. Može se vidjeti da je izradak dobro ispunjen, oštri rub je ujednačeniji i nema nedostataka kovanja kao što je savijanje, što zadovoljava zahtjevi dizajna. Pokazalo se da je proces projektiranja predforme kovanja valjaka razuman i učinkovit. Krivulja udarnog opterećenja završnog otkovka prikazana je na slici 10, a maksimalno opterećenje je 7,88MN, odnosno 788t.
Sl.9 Završno kovanje kuke
Slika 10 Krivulja opterećenje-hod procesa završnog kovanja
Zaključak
Kroz gornju numeričku i simulacijsku analizu, može se vidjeti da je izvedivo i učinkovito koristiti proces valjkastog kovanja za izradu predforme za kuke za vuču, posebno dizajnirane predforme za kovanje u valjku više su u skladu s konačnim oblikom kuka za vuču, koji mogu ostvariti precizno oblikovanje, imaju najmanji bljesak kovanja i bolju završnu obradu površine, što će također uvelike smanjiti kasniju strojnu obradu, učinkovito smanjujući troškove za kovačke tvrtke dok poboljšavaju konkurentnost na tržištu proizvoda.
Za sveobuhvatno razumijevanje strojeva za kovanje valjaka kliknite "Stroj za kovanje valjaka" za više detalja. Alternativno, navedite svoje podatke za kontakt pod "Kontaktirajte nas" na desnoj strani, a mi ćemo vas odmah kontaktirati.