Numerical Modelling of Constrained Groove Pressing with Deform 3D Software

• Autorzy: Kesner D. , Fišer P. , Zrnik J. , Cieslar M. , Kešner D.

Warianty tytułu

PL

Modelowanie numeryczne procesu kucia w matrycy ze zbieżnymi rowkami z wykorzystaniem pakietu deform 3D

• Konferencja: 14th KomPlasTech Conference, Zakopane, January 14-17, 2007
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The Constrained Groove Pressing (CGP) is one of the many forming processes, which are used for preparation of ultrafine-grained structure in materials. With this technique, it is possible to manufacture bulk fine-grained products using a wide range of steels and alloys. The finite element method (FEM) modelling may be used for verification of design tool parameters, for optimization of the shape of the CGP-tools and for optimization of the forming process. It provides significant information on the effects of the tool geometry, material properties and friction upon the flow of material. In this study, numerical modelling has been used for investigation of forming with dies of different groove shapes, various sample thicknesses and two different specimen materials (steel and aluminum alloy). The distribution and amount of effective strain and the magnitudes and changes in forming forces were evaluated. The calculation has shown the differences between the alternative forming configurations in terms of the distribution and amount of effective strain. The computation results were used as a basis for design of optimum-shaped tools and verifying the technological process. This optimum alternative has been experimentally tested. The plates prior to CGP had a coarse-grained recrystallized structure with large scatter in grain size. Specimens were forged with up to four strokes, each stroke introducing the strain of about 0.7 in the deformed segments. The impact of the experimental forming upon microstructure development was investigated with light microscopy, scanning electron and transmission electron microscopy of thin foils. Mechanical properties of selected specimens from different regions of the plates were determined by tensile tests. The results show that the Constrained Groove Pressing with one completed pass resulted in formation of non-uniform finer microstructures with some new grains formed by intensive deformation and dynamic recrystallization process. The presence of low tensile and compressive strain in flat segments of specimens, resulted as well in grain refining process, as suggested by numerical simulation, has been confirmed by transmisson electron microscopy observation. However, higher number of passes is required to further homogenize and refine the microstructure.

PL

Kucie w matrycy ze zbieżnymi rowkami (CGP) jest jednym z wielu procesów przeróbki plastycznej, który wykorzystywany i jest przede wszystkim do przygotowania drobnoziarnistej struktury materiałowej. Za pomocą tej technologii możliwe jest wytwarzanie wielu drobnoziarnistych materiałów o dużej objętości.Metoda elementów skończonych może być wykorzystana do weryfikacji parametrów projektu narzędzia w celu optymalizacji kształtu narzędzi CGP oraz parametrów procesu. Dzięki temu możliwe jest uzyskanie znaczących informacji na temat wpływu kształtu narzędzi, właściwości materiałowych oraz tarcia na płynięcie materiału podczas odkształcenia. Niniejszy artykuł przedstawia wykorzystanie modelowania numerycznego w celu analizy procesu przeróbki dla matryc o różnym kształcie wyżłobień, zróżnicowanej grubości próbki oraz dla dwóch różnych materiałów (stal oraz stop aluminium). Otrzymane rezultaty pokazują, iż w wyniku zastosowania 'metody CGP otrzymano niejednolitą strukturę drobnoziarnistą z zarodkującymi nowymi ziarnami, które powstały jako efekt silnego odkształcenia oraz procesu dynamicznej rekrystalizacji.

Słowa kluczowe

EN

Constrained Groove Pressing (CGP); numerical simulation; transmission electron microscopy; light microscopy; fine-grained microstructure

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Computer Methods in Materials Science
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 7, No. 1
• Strony: 130--135
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., rys.

Twórcy

autor

Kesner D.

autor

Fišer P.

autor

Zrnik J.

autor

Cieslar M.

autor

Kešner D.

• Comtes FHT Ltd., Lobezska E987, 326 00 Plzeń, Czech Republic

Bibliografia

• Huang, J., Zhu, Y.T., Jiang, H., Lowe, T.C., 2001, Microstructures and dislocation configurations in nanostructured Cu processed by repetitive corrugation and straightening, Acta Materia, 49, 1497-1505.
• Krishnaiah, A., Chakkingal, U., Yenugopal, P., 2005, Production of ultrafine grain sizes in aluminium sheets by severe plastic deformation using the technique of groove pressing, Scripta Mater., 52, 1229-1233.
• Lee, J.W., Park, J J,, 2002, Numerical and experimental investigations of constrained groove pressing and rolling for grain refirnement, J. Mat. Proc. Technol., 130-131, 208-213.
• Prangnell, P.B., Bowen, J.R., Apps, P.J., 2004, Ultra-fine grain structures in aluminium alloys by severe deformation processing, Mat. Sci. Eng. A, 375, 178-185.
• Zhu, Y.T. Lowe, T.C., Jiang, H., Huang, J. , 2001, Method for Producing Ultrafine-Grained Materials using Repetitive Corrugation and Straightening, U.S. Patent No. 6197129 Bl.