FEM simulation of superplastic forming of a spherical cap made of Ti-6Al-4V

• Autorzy: Lacki P. , Adamus J. , Motyka M.

Warianty tytułu

PL

Symulacja MES kształtowania nadplastycznego czaszy ze stopu Ti-6Al-4V

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the paper a numerical simulation of superplastic forming of a spherical cap is presented. The calculations were performed in order to determine the impact of process parameters on the drawn-part geometry. The analysed part was made of Ti-6Al-4V titanium alloy using a punch, die and blank-holder. The numerical calculations were carried out using PAMStamp 2G system that utilizes finite element method. Material data required for the calculations were gathered from own research [1÷5] and professional literature on Ti-6Al-4V titanium alloy [6÷10]. The key problem is to predict thickness of drawn-part depending on the technological parameters and material properties. The calculation results present the drawn-part thickness changes and the corresponding plastic strains during forming process.

PL

W pracy przedstawiono symulację numeryczną procesu tłoczenia czaszy w warunkach nadplastyczności. Prowadzono obliczenia w celu określenia wpływu parametrów procesu na geometrię wytłoczki. Analizowano wytłoczkę wykonaną ze stopu tytanu Ti-6Al-4V za pomocą stempla, matrycy otwartej i dociskacza. Obliczenia wykonano za pomocą metody elementów skończonych, stosując program PAM STAMP 2G. Dane do obliczeń numerycznych przyjęto na podstawie badań doświadczalnych [1÷5] oraz dostępnych opracowań literaturowych na temat stopu tytanu Ti-6Al-4V [6÷10]. Kluczowe znaczenie w procesie tłoczenia ma przewidywanie grubości wytłoczki w zależności od przyjętych parametrów technologicznych i właściwości materiałowych. W pracy przedstawiono wyniki obliczeń numerycznych: zmiany grubości wytłoczki i odpowiadające im odkształcenia plastyczne w trakcie tłoczenia.

Słowa kluczowe

EN

superplastic forming; titanium alloy; numerical simulation; finite element method

PL

kształtowanie nadplastyczne; stop tytanu; symulacja numeryczna; metoda elementów skończonych

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 31, nr 3
• Strony: 720--723
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Lacki P.

autor

Adamus J.

autor

Motyka M.

• Faculty of the Mechanical Engineering and Computer Science, Czestochowa University of Technology,

Bibliografia

• [1] Motyka M., Sieniawski J.: The influence of thermomechanical process conditions on superplastic behaviour of Ti-6Al-4V titanium alloy. Adv. Manufact. Sci. Techn. 28 (2004) 31-44.
• [2] Motyka M.: Evaluation of microstructural transformation during superplastic deformation of thermomechanically processed Ti-6Al-4V alloy. Adv. Mat. Sci. 7 (2007) 95-100.
• [3] Motyka M., Ziaja W., Kubiak K., Sieniawski J.: Influence of thermomechanical processing conditions on microstructure and hot plasticity of Ti- 6Al-4V alloy. Inżynieria Materiałowa 5 (171) (2009) 322-325.
• [4] Motyka M., Kubiak K., Sieniawski J.: Microstructural transformation of β-solution treated and forged Ti-6Al-4V alloy during superplastic deformation. Proc. 11th World Conf. “Ti 2007 – Science and Technology”, Kyoto, The Japan Institute of Metals, Sendai, June 3rd-7th 2007 (2007) 1009-1012.
• [5] Motyka M., Kubiak K., Sieniawski J.: Kształtowanie mikrostruktury stopu tytanu Ti-6Al-4V do odkształcenia nadplastycznego. Inżynieria Materiałowa 6 (2003) 791-794.
• [6] Kubiak K.: Technologiczna plastyczność dwufazowych stopów tytanu odkształcanych na gorąco. Oficyna Wyd. Pol. Rzesz., Rzeszów (2004).
• [7] Wood R. D., Bonet J.: A review of the numerical analysis of superplastic forming. Journal of Materials Processing Technology 60 (1996) 45-53.
• [8] Grabski M.: Nadplastyczność strukturalna metali. Wyd. Śląsk, Katowice (1973).
• [9] Ghosh A. K., Hamilton C. H.: Influences of material parameters and microstructure on superplastic forming. Metallurgical Transactions A 13A (1982) 733-743.
• [10] Ghosh A. K., Hamilton C. H.: Mechanical behaviour and hardening characteristics of a superplastic Ti-6Al-4V alloy. Metallurgical Transactions A 10A (1979) 699-706.
• [11] Dutkiewicz J., Król J.: Właściwości nadplastyczne stopu aluminiowego typu 7475 stymulowane zmianami mikrostruktury. Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji 20 1 (2000) 173-182.
• [12] Dutkiewicz J., Kuśnierz J., Nieh T. G.: Development of Superplastic Al- CuAgMgZr Alloys for Easy Forming. Mater. Sci. Forum 357-359 (2001) 111-116.
• [13] Zhou D. J., Lian J., Suery M.: Numerical study of super plastic deformation with superimposed pressure for cavity sensitive materials. Mater. Sci. Technol. 4 (1988) 348–353.
• [14] Kaifeng Z., Qingyun Z., Changwen W., Wang Z. R..: Simulation of superplastic sheet forming and bulk forming. Journal of Materials Processing Technology 55 (1995) 24-27.
• [15] Yenihayat O. F., Mimaroglu A., Unal H.: Modelling and tracing the super plastic deformation process of 7075 aluminium alloy sheet: use of finite element technique. Materials and Design 26 (2005) 73-78.
• [16] Senthil Kumar V. S., Viswanathan D., Natarajan S.: Theoretical prediction and FEM analysys of superplastic forming of AA7475 aluminium alloy in a hemispherical die. Journal of Materials Processing Technology 173 (2006) 247-251.
• [17] Lee K. S., Huh H.: Numerical simulation of the superplastic moving die forming process with a modified membrane finite element method. Journal of Materials Processing Technology 113 (2001) 754-760.
• [18] Hambli R., Potiron A., Guerin F., Dumon B.: Numerical pressure prediction algorithm of superplastic forming processes using 2D and 3D models. Journal of Materials Processing Technology 112 (2001) 83-90.
• [19] Czumaczenko E., Kukuryk B.: Modelowanie kształtowania nadplastycznego cienkościennych powłok tytanowych. Rudy i Metale 51/2 (2006) 78-83.
• [20] PAM-STAMP 2G & PAM-TUBE 2G User’s Guide (2009).
• [21] Adamus J.: Tytan i jego stopy jako materiał stosowany na elementy tłoczone. Inżynieria Materiałowa 5 (171) (2009) 310-313.
• [22] Lacki P.: Optimisation of the Stamping Processes for a Drawn-Part Made of Aluminium. Key Engineering Materials 410-411 (2009) 271-278.
• [23] Lacki P.: Optimisation of the Stamping Parameters of a Drawn-Part Made of Stainless Steel. Key Engineering Materials 344 (2007) 349-355.
• [24] Gierzyńska-Dolna M., Adamus J., Lacki P.: Specyfika kucia stopów tytanu. Mat. Konf. Tytan i Jego Stopy, Ustroń, 24th-26th September 1997 (1997) 47-50.
• [25] Adamus J.: Tribologiczne problemy kształtowania blach tytanowych. Tribologia 2 (2008) 15-24.
• [26] Adamus J.: Stamping of Titanium Sheets. Key Engineering Materials 410- 411 (2009) 279-288.