Simulation of the Material Softening During Hot Metal Forming

• Autorzy: Bylya O. I. , Sarangi M. K. , Rohit N. , Nayak A. , Vasin R. A. , Blackwell P. L.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amm-2015-0322

Warianty tytułu

PL

Symulacja mięknięcia materiału podczas obróbki plastycznej na gorąco

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Deformation softening is quite often observed during hot working of different alloys. Steels, aluminium, titanium or nickel alloys can demonstrate a decrease in flow stress under active deformation at constant temperatures and strain rates. Though the background microstructural mechanisms as well as the softening rates can be quite different, the treatment of such processes requires special attention. Deformation softening can cause significant non-uniformity of the metal flow resulting in flow localization, formation of shear bands and variation of the microstructure across the workpiece. This paper is devoted to the investigation of the specific issues which arise in this respect in FEM simulation of processes involving softening. The possible role of softening in shear band formation is studied using numerical simulation and physical modelling. The effect of the softening rate on the probability of flow localization is discussed. The interplay of deformation softening with the stain rate and temperature sensitivity is demonstrated using as an example the simulation of Equal Channel Angular Pressing (ECAP). An approach to account for the deformation softening in FEM simulations via process modelling of the microstructure refinement is proposed.

PL

Zmiękczanie podczas odkształcenia jest często obserwowane podczas obróbki plastycznej na gorąco różnych stopów. Stale, stopy aluminium, tytanu lub niklu mogą wykazać zmniejszenie naprężenia płynięcia w warunkach czynnego odkształcania przy stałej temperaturze i prędkości odkształcenia. Jednak mechanizmy w tle jak również prędkości zmiękczenia mogą być bardzo różne, stąd analiza takich procesów wymaga szczególnej uwagi. Zmiękczenie podczas odkształcenia może powodować znaczną niejednorodność płynięcia metalu prowadzącą do lokalizacji płynięcia, tworzenia pasm ścinania i zróżnicowania mikrostruktury w całym odkształcanym elemencie. Niniejsza praca poświęcona jest badaniu konkretnych problemów, pojawiających się w tym zakresie podczas symulacji metodą elementów skończonych procesów z udziałem zmiękczania. Możliwa rola zmiękczenia w powstawaniu pasm ścinania badana jest za pomocą symulacji numerycznych i modelowania fizycznego. Omawiany jest wpływ prędkości zmiękczania na prawdopodobieństwo lokalizacji płynięcia. Wzajemne oddziaływanie zmiękczania podczas odkształcenia z szybkością odkształcenia i temperaturą, wykazano stosując jako przykład symulację wyciskania przez kanał kątowy. Zaproponowano podejście do ujęcia zmiękczania podczas odkształcenia w symulacji metodą elementów skończonych poprzez modelowanie procesów rozdrobnienia mikrostruktury.

Słowa kluczowe

EN

constitutive modelling; softening materials; hot metal forming; FEM simulation; microstructure refinement

PL

modelowanie konstruktywne; materiały zmiękczające; obróbka plastyczna na gorąco; symulacja MES; udoskonalenie mikrostruktury

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 60, iss. 3A
• Strony: 1887--1893
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., wykr., wzory

Twórcy

autor

Bylya O. I.

• Institute of Technical Education and Research, Siksha “O” Anusandhan University, Bhubaneswar, India

autor

Sarangi M. K.

• Institute of Technical Education and Research, Siksha “O” Anusandhan University, Bhubaneswar, India

autor

Rohit N.

• Institute of Technical Education and Research, Siksha “O” Anusandhan University, Bhubaneswar, India

autor

Nayak A.

• Institute of Technical Education and Research, Siksha “O” Anusandhan University, Bhubaneswar, India

autor

Vasin R. A.

• Institute of Mechanics, Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia

autor

Blackwell P. L.

• University of Strathclyde, Glasgow, UK

Bibliografia

• [1] B. D. Coleman, M. L. Hodgdon, A Theory of Share Bands, in: J. Chandra, R.P. Srivastav (Ed.), Constitutive Models of Deformation, SIAM (1987).
• [2] G. E. Dieter, Mechanical Metallurgy, McGraw-Hill Book Company (1988).
• [3] H. Monajati, M. Jahazi, R. Bahrami, S. Yue, Mater. Sci. Eng. A 373, 286 (2004).
• [4] N. G. Jones, M. Jackson, Mater. Sci. Tec 27, 1025 (2011).
• [5] D. P. DeLo, S. L. Semiatin, Metal. Mater. Trans. A 30A, 2473 (1999)
• [6] I. Balasundar, M. Sudhakara Rao, T. Raghu. Materials and Design 30, 1050 (2009).
• [7] M. Grabski, Structural superplasticity of metals, Metallurgy Publishing House (1975).
• [8] Yu. Rabotnov Creep Problems in Structural Members. (North-Holland Series in Applied Mathematics and Mechanics.). Amsterdam/London. North-Holland (1969).
• [9] O. I. Bylya, M. K Sarangi, N. V.Ovchinnikova, R .A. Vasin, E. B. Yakushina, P. L. Blackwell, IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 63, 012033 (2014).
• [10] I. F. Anoshkin, G. A. Bochvar, I .S. Livanov, V .A. Pol’kin, V. I. Moiseev, Metallography of Titanium Alloys, Metallurgy, Moscow (1980).

Uwagi

EN

The authors are thankful to Professor Andrey Viktorovich Vlasov, Bauman Moscow State Technical University, Russia and to Dr. Aleksey Viktorovich Vlasov, QuantorForm Ltd., Russia for the useful discussion and to the metal forming software company QuantorForm Ltd. (www.qform3d.com) for its support.