Hvordan kaldhamres løp?

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

Interessant lesning!

Her var det mye stoff om hvordan kaldhamrede piper tilvirkes, Hvis trådstarter tillater det kunne det kanskje vært interessant å ta dette temaet et steg videre:

Hva skjer når man bearbeider et kaldhamret pipeemne? Jeg tenker da på prosesser som kamring, profildreiing, kroning, dreiing av gjenger for lyddemper, osv. Rykter sier at kaldhamrede piper innsnevres ved f.eks. profildreiing mens knappriflete piper utvider seg (ref. "Bestemor Duck-børse).

Jeg vet det er flere her inne som har relativt stålkontroll på materiallære og som sikkert kan svare på dette. Litt litteraturhenvisninger hadde også vært greit.

Beklager OT i tråden. Trådstarter kan bare gi meg et hint så flytter jeg dette innlegget til en ny tråd.

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

Joda - interessert som tusan, men ikke noe fornuftig å melde akkurat nå. Noen som har et simulert spenningsbilde av snittet i ei kaldhamra pipe? Skulle vært interessant å se i forhold til knappdratte piper. Piper med skjærte bommer har jo ikke noen av problemene forbundet med spenning i knappdratte og kaldhamra piper...

Svært interessant det her.

(Som om jeg ikke hadde nok å lese på fra før. )

Hva skjer når man bearbeider et kaldhamret pipeemne? Jeg tenker da på prosesser som kamring, profildreiing, kroning, dreiing av gjenger for lyddemper, osv. Rykter™ sier at kaldhamrede piper innsnevres ved f.eks. profildreiing mens knappriflete piper utvider seg (ref. "Bestemor Duck-børse).

Jeg vet det er flere her inne som har relativt stålkontroll på materiallære og som sikkert kan svare på dette. Litt litteraturhenvisninger hadde også vært greit.

Tror ikke dette er helt på jordet. Hvor mye det betyr i praksis er imidlertid en annen sak.

For å ta det enkleste først: Knapprifling kan spenningsmessig sammenlignes overtrykk i løpet. Teorier om trykk i tykkveggede sylindrer burde dermed være gyldige. http://en.wikipedia.org/wiki/Hoop_stress Disse sier at ved økende trykk, når materialet innerst i godset flytgrensen først. Deretter vil mer og mer av godset nå flyt, helt til ytterdiameteren er nådd, og en permanent diameterøkning eventuelt brudd er et faktum.

Det interessante i denne forbindelse er mellomstadiet her, hvor godset innerst i løpet har nådd flytegrensen, mens en tilstrekkelig del av godset ytterst i løpet ikke har det. Vi har da en situasjon hvor innerdelen er i kraftig kompresjon, generert av et tilsvarende strekk i ytterdelen. (Løpet vil i dette tilfellet faktisk tåle et høyere makstrykk enn om det var spenningsfritt. Dette benyttes blant annet aktivt i enkelte artilleri/kanonløp ved å skyte en nøye bregnet overtrykksladning som siste del av produksjonprosessen.)

Hvis en nå dreier vekk det godset som ikke har nådd flytegrensen, vil det være naturlig å anta at det resterende godset vil øke i diameter. Vi har dermed den situasjonen som du beskrev med "Bestemor Duck-børse"

Ved kaldhamring er det naturlig å anta at godset ytterst i løpet når flytgrensen først, og vi har dermed den nøyaktig motsatte situasjonen. Selv om jeg gjetter på at en mindre del av godset nå er i strekk.

Håper dette bidro litt til å forklare Ryktene™ og gi det et litt mere vitenskapelig innhold.

Jeg er stort sett enig i betraktningene dine, Ratel, men har en liten tilføyelse: Når løpskanalen formpresses rundt doren, vil det nødvendigvis oppstå store spenninger fra innerveggen og utover også. Det er helt klart at spenningsbildet i materialet blir annerledes, men det er ikke dermed gitt at det oppstår mindre formendring/spenningsutløsning ved fraskillende bearbeiding...

Helt klart Morten.

Jeg forsøkte først og fremst å lage en forståelig fremstilling av prinsippene. Verden er alltid full av kompliserende faktorer...

Betviler ikke kunnskapene dine et mikrosekund - det oser fagforståelse av forklaringen din. Jeg ville bare spore en videre debatt jeg kan lære noe av - virkelig spennende (pun intended) saker dette her

Jeg skrev litt om hamring av pipe og hvordan vi gjorde det på Kongsberg på Sluttstykket.

Sjekk her-

http://www.sluttstykket.com/forum/phpBB ... ght=#80410

Betviler ikke kunnskapene dine et mikrosekund - det oser fagforståelse av forklaringen din. Jeg ville bare spore en videre debatt jeg kan lære noe av - virkelig spennende (pun intended) saker dette her

I følge Mentors beskrivelse av prosedyrene for kaldhamring på Kongsberg, normaliseres spenningene i løpet etter hamringen. Selv om det sansynligvis ikke er helt spenningsfritt etter denne prosessen vil det nok ta ut såpass mye at mine betraktninger rundt disse blir ganske verdiløse... Det er ikke umulig at de som driver med knapprifling gjør det samme, men la oss nå se bort fra slike forstyrrende fakta. Ellers blir jo hele debatten ødelagt

At spenningsbildet blir komplisert er nok hevet over enhver tvil. I min tidligere betraktning tok jeg for meg "hoop stress" (godt norsk utrykk?). Dette er spenningen som virker rundt omkretsen perpendikulært til både løpsaksen og radielt. Årsaken til dette er ganske enkelt at det er geometrisk bestemt at spenningen i denne retningen er nøyaktig dobbelt så stor som den er aksielt. Pølsa (og våpenløp) sprekker alltid på langs.

Ved knapprifling vil det naturlig nok være en god del metall innerst i løpet som er strukket godt over flytegrensen, mens ytterdelen ikke har nådd dette spenningsnivået. Dette gir opphav til restspenninger i tre hovedretninger slik som jeg ser det: Radielt, aksielt og "hoop" (omkrets?). I tillegg vil det være et komplisert bilde av mindre spenninger rundt riflingen.

Det er ikke tvil om at løpets innerdel vil bli strukket til over flytegrensen aksielt, og dermed vil denne delen nå stå i trykkspenning siden innerdelen vil være litt lengre enn ytterdelen. Dette vil være helt analogt med det som skjer rundt omkretsen men i størrelsesorden halvparten av spenningen.

Ved Kaldhamring må nødvendigvis hele godset stresses over flytgrensen samtidig som jeg ser for meg at ytterdelen strekkes mer og blir "større". Noen gode betraktninger her?

interessante betraktninger ratel. Er enig i at hele materialet (langs radie av pipa) må i flyt om en skal greie å forme løpet etter dor og maskiner. Denne hamringa vil vel gi en slags ratchetting, og man vil få syklisk herding av stålet. Må dog kikke litt i bøkene om jeg skal kunne forklare dette korrekt, da det er en stund siden jeg har jobba med kompresjon i materialer. Nå er det vel vanlig praksis å normalisere stålet etter både hamring og knapping vil jeg tro. Hadde man ikke gjort det ville presisjonen gått til h... da man ville lagd omvendt choke på knappa løp når man dreide ned det. Skulle vært morsomt å se spenningsfordelingen til hamra og knappa løp. Om noen har tilgang til program som kan ta ikkelinære FE analyser kan man prøve å kjøre en simulering på det...

Nå er det vel vanlig praksis å normalisere stålet etter både hamring og knapping vil jeg tro. Hadde man ikke gjort det ville presisjonen gått til h... da man ville lagd omvendt choke på knappa løp når man dreide ned det.

Skulle vært morsomt å se spenningsfordelingen til hamra og knappa løp. Om noen har tilgang til program som kan ta ikkelinære FE analyser kan man prøve å kjøre en simulering på det...

En liten detalj:

I beskrivelsen fra Kongsberg er det en feil.

Spenningsglødingen på 600 grader i 3 timer er en avspenningsgløding. Ved kraftig deformasjon vil den føre til rekrystallisasjon som vil fjerne spenningene, ellers vil det bare skje en delvis utgløding av spenninger og forandringer i strukturen.

Normalisering, som blir nevnt, er en annen prosess der stålet ville blitt varmet opp til 800-900 grader for en halvtime og lutkjølt. I denne prosessen vil alle spenninger fra forming fjernes helt.

Uansett vil det nok være lite med spenninger igjen, men styrken i et materiale som har vært avspenningsglødd vil som regel være høyere enn et som er normalisert.

Men, -hvordan kan en Finite Elements analyse klare å gi noe fornuftig svar når materialet går i flyt? Ser for meg at det kreves en betydelig innsikt for i det hele tatt å sette opp en analyse som gir noe av verdi tilbake. -For å si det litt forsiktig...

Det er et godt spørsmål, Ratel. Det er derfor man må ha et program som tar hensyn til ikke lineær materialmodell. Det fordrer at du gir inn spennings-tøyningsrelasjon for materialet du bruker som input. Hamrene kan nok modelleres med å gi inn dynamisk varierende trykk på tilsvarende flater som hamrene vil treffe, varierende med en sinusfunksjon, evt S-ramp (av/på) som nok er vel så riktig. Kunne modellert hamrene med å sette et trykk over hele ytre radie også, men de vil ikke bli riktig. I hvirkeligheten vil enkelte deler av overflaten gå i kompresjon, mens andre deler vil strekk..

Er som du sier ikke helt trivielt. Tunga skal holdes rett i munnen, men er absolutt mulig å få vettuge resultater ut av det.

Det er et godt spørsmål, Ratel. Det er derfor man må ha et program som tar hensyn til ikke lineær materialmodell. Det fordrer at du gir inn spennings-tøyningsrelasjon for materialet du bruker som input. Hamrene kan nok modelleres med å gi inn dynamisk varierende trykk på tilsvarende flater som hamrene vil treffe, varierende med en sinusfunksjon, evt S-ramp (av/på) som nok er vel så riktig. Kunne modellert hamrene med å sette et trykk over hele ytre radie også, men de vil ikke bli riktig. I hvirkeligheten vil enkelte deler av overflaten gå i kompresjon, mens andre deler vil strekk..

Er som du sier ikke helt trivielt. Tunga skal holdes rett i munnen, men er absolutt mulig å få vettuge resultater ut av det.

Men, jeg ser selvfølgelig flere utfordringer her (aldri problemer ): Jeg går utfra at løpet må modelleres innvendig også, -med riktig profil både før og etter hamringen. En forenkling her vil vel ikke gi så mye informasjon utover det man kan tilnærmelsesvis kan få med enklere beregninger gjort på "gamle" måten, -eller

Innvendig kan man enten modellere en dor med en annen materialkvalitet, eller man kan sette constraints på indre radie og forhindre bevegelse av denne. Eneste programmet jeg har vært borti som takler ikkelineær materialoppførsel er ABAQUS, men ikke det letteste programmet å bruke... Husker jeg hadde trøbbel med å få gitt inn egen materialkurve. Har desverre ikke tilgang på programmet lenger, men om det er noen NTNU studenter her, så kan de få tilgang på programmet da de har noen lisenser. Sitter en kar på sintef i perleporten som visstnok er helt rå på ABAQUS, så der kan det være hjelp å få om noen vil prøve seg.

xxxxxxxxxxxxxxx