تحليل تجربي و عددي آهنگري سرد دوراني چرخ دنده مخروطي با آلياژ 16MnCr5

Numerical and Experimental Investigation of Cold orBital Forging

هدف از اين تحقيق، تحليل و بررسي فرايند آهنگري مرسوم چرخ‌دنده مخروطي با شماره مواد 7131/1 به روش المان محدود به كمك نرم‌افزار (SUPER FORGE) و مقايسه آن با آهنگري سرد دوراني بر اساس آزمايش‌هاي عملي است. بعد از انجام شبيه‌سازي بر روي آهنگري مرسوم و به‌دست آوردن تناژ پرس در روش آهنگري دوراني توسط نرم‌افزار DEFORM ، قالب هاي آهنگري اوربيتال ساخته شد. از آنجايي كه توليد چرخدنده مخروطي به روش آهنگري مرسوم داراي سه مرحله پيش فرم است، پس فرايند آهنگري بايستي به روش آهنگري داغ صورت گيرد. اما در فرايند آهنگري اوربيتال، چرخ‌دنده مخروطي تنها در يك مرحله و به صورت آهنگري سرد توليد مي شود. در انتها، ريز ساختار چرخ‌دنده هاي توليد شده به روشهاي آهنگري اوربيتال و ماشينكاري و ريز ساختار قالبها مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج حاصل بيانگر اين است كه روش توليد قطعات قبل از انجام عمليات حرارتي تاثير به‌سزايي بر ريز ساختار دارد. در آهنگري دوراني، ميزان تناژ پرس به مراتب كمتر از تناژ در آهنگري مرسوم است و قدرت پركنندگي حفره قالب از مواد خام در آهنگري دوراني به مراتب بيشتر از آهنگري مرسوم است. هندسه بيلت تاثير به‌سزايي در پر كردن حفره قالب دارد.

The purpose of this research is to analyze the forging of bevel gears based on conventional forging method with material number 1.7131 with finite element method by means of Super forge software and to compare it with cold orbital forging the experimental results. After doing simulation of conventional forging and obtaining press tonnage due to orbital forging method with DEFORM software, orbital forging dies are produced. Since bevel gears production based on conventional forging has three pre-form steps, so the forging process should be applied on the basis of hot forge. But in orbital forging process, bevel gear is produced in only one step which is cold forge. Finally, a comparison is done between microstructure of bevel gear which is produced by orbital forging and a bevel gear that is constructed through machining method and dies. The obtained results show that the method of pieces production just before applying the heat treatment process have a high effectiveness on the microstructure. In orbital forging the tonnage of the levels are lower than conventional forging method and the capability of filling the mold’s cavity of raw materials in orbital forging is more than conventional forging method. The geometry of the billet have more affect on filling the mold’s cavity.