Termomechaniczna oraz mikrostrukturalna symulacja procesu kucia wydłużającego stopu tytanu Ti-6Al-4V

• Autorzy: Kukuryk M.

Warianty tytułu

EN

Thermo-mechanical modelling and microstructure evolution of stretch forging titanium alloy Ti-6Al-4V

• Konferencja: "Aluminium 2010" : XII międzynarodowa konferencja : Niepołomice, 21-23.04.2010
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono analizę przestrzennego stanu odkształcenia dla procesu kucia wydłużającego stopu tytanu Ti-6Al-4V z wykorzystaniem metody elementów skończonych z założeniem sztywnoplastycznego modelu odkształcanego ciała. Przedstawiono wyniki prac związanych z symulacją schematu płynięcia metalu i zjawisk cieplnych w procesie odkształcania materiału w warunkach kucia na gorąco. Rezultaty obliczeń umożliwiły określenie rozkładu intensywności odkształcenia, intensywności naprężeń, naprężeń średnich i temperatury na powierzchni poprzecznych przekrojów odkuwki. Rozwiązanie uzupełniono modelem rozwoju mikrostruktury w czasie odkształcenia, który pozwolił wyznaczyć rozkład wielkości ziarna i ułamka objętości materiału zrekrystalizowanego wewnątrz odkształcanych odkuwek. Analizę numeryczną wykonano z wykorzystaniem programu DEFORM-3D, składającego się z części mechanicznej, termicznej i mikrostrukturalnej. Wyniki teoretyczne poddano weryfikacji eksperymentalnej.

EN

A three-dimensional rigid-plastic finite element (FEM) analysis has been performed to quantitatively describe the hot elongation forging process of Ti-6Al-4V titanium alloy. Finite element method was employed to model plastic flow and heat transfer in the deformed material. The numerical calculation gave an assessment of the effective strain, effective stress and temperature distributions in the workpiece. This allowed the prediction of the microstructure evolution during hot forging. A model was developed to predict grain size and recrystallized volume fraction during hot forging. For the numerical modelling a commercial program DEFORM - 3D with thermo-mechanic and microstructural evolution coupled had been employed. The results are compared with the experimental data.

Słowa kluczowe

PL

kucie na gorąco; stop Ti6Al4V; MES (metoda elementów skończonych); numeryczne modelowanie; kowadła kształtowe

EN

hot forging; Ti6Al4V alloy; FEM; numerical modelling; shaped dies

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Rudy i Metale Nieżelazne
• Rocznik: 2010
• Tom: R. 55, nr 9
• Strony: 619--626
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Kukuryk M.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Informatyki, Częstochowa

Bibliografia

• 1. Li G., Jinn J. T., Wu W. T., Oh S. I.: Recent development and applications of three-dimensional finite element modeling in bulk forming processes. J. of Materials Processing Technology, 2001, t. 113, s. 40-45.
• 2. Park N. K., Yeom J. T., Na Y. S.: Characterization of deformation stability in hot forging of conventional Ti-6Al-4V using processing maps. J. of Materials Processing Technology, 2002, t. 130-131, s. 540-545.
• 3. Filip R., Kubiak K., Ziaja W., Sieniawski J.: The effect of microstructure on the mechanical properties of two-phase titanium alloys. J. of Materials Processing Technology, 2003, t. 133, s. 84-89.
• 4. Du F. S., Wang M. T., Li X. T.: Research on deformation and microstructure evolution during forging of large-scale parts. J. of Materials Processing Technology, 2007, t. 187-188, s. 591-594.
• 5. Cho J. R., Jeong H. S., Cha D. J., Bae W. B., Lee J. W.: Prediction of microstructural evolution and recrystallization behaviors of a hot working die steel by FEM. J. of Materials Processing Technology, 2005, t. 160, s. 1-8.
• 6. Schikorra M., Donati L., Tomesani L., Tekkaya A. E.: Microstructure analysis of aluminium extrusion: Prediction of microstructure on AA6060 alloy. J. of Materials Processing Technology, 2008, t. 201, s. 156-162.
• 7. Hu Z. M., Brooks J. W., Dean T.: Experimental and theoretical analysis of deformation and microstructural evolution in the hot-die forging of titanium alloy aerofoil sections. J. of Materials Processing Technology, 1999, t. 88, s. 251-265.
• 8. Kubiak K., Sieniawski J., Ziaja W.: Change in plastic resistance and microstructure of hot deformed two-phase titanium alloy Ti-6Al-4V. Inżynieria Materiałowa, 2001, nr 4, s. 497-499.
• 9. Ziaja W., Sieniawski J., Kubiak K.: Fatigue and microstructure of two-phase titanium alloys. Inżynieria Materiałowa, 2001, nr 5, s. 981-984.