Analysis of Deformation and Microstructural Evolution in the Hot Forging of the Ti-6Al-4V Alloy

• Autorzy: Kukuryk M.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amm-2015-0286

Warianty tytułu

PL

Analiza odkształcenia i prognozowania mikrostruktury w procesie kucia stopu Ti-6Al-4V na gorąco

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the analysis of the three-dimensional strain state for the cogging process of the Ti-6Al-4V alloy using the finite element method, assuming the rigid-plastic model of the deformed body. It reports the results of simulation studies on the metal flow pattern and thermal phenomena occurring in the hot cogging process conducted on three tool types. The computation results enable the determination of the distribution of effective strain, effective stress, mean stress and temperature within the volume of the blank. This solution has been complemented by adding the model of microstructure evolution during the cogging process. The numerical analysis was made using the DEFORM-3D consisting of a mechanical, a thermal and a microstructural parts. The comparison of the theoretical study and experimental test results indicates a potential for the developed model to be employed for predicting deformations and microstructure parameters.

PL

W pracy 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 kucia na gorąco w trzech rodzajach narzędzi kuźniczych. Rezultaty obliczeń umożliwiają określenie rozkładu intensywności odkształcenia, intensywności naprężeń, naprężeń średnich i temperatury w objętości odkuwki. Rozwiązanie uzupełniono o model rozwoju mikrostruktury podczas kucia. Analizę numeryczną wykonano z wykorzystaniem programu DEFORM-3D, składającego się z części mechanicznej, termicznej i mikrostrukturalnej. Porównanie teoretycznych i eksperymentalnych rezultatów badań wskazuje na możliwość zastosowania opracowanego modelu do prognozowania odkształceń i parametrów mikrostruktury.

Słowa kluczowe

EN

hot forging; titanium alloy; finite element method; microstructure evolution

PL

kucie na gorąco; stop tytanu; metoda elementów skończonych; ewolucja 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: 1639--1647
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11poz., rys., wykr., wzory

Twórcy

autor

Kukuryk M.

• Częstochowa University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Computer Science, 21 Armii Krajowej 2 av., 42-200 Częstochowa, Poland

Bibliografia

• [1] R. Filip, K. Kubiak, W. Ziaja, J. Sieniawski, The effect of microstructure on the mechanical properties of two-phase titanium alloys, Journal of Materials Processing Technology 133, 84-89 (2003).
• [2] E. N. Cumacenko, B. Kukuryk, Analysis of superplastic forming of the titanium hemispherical shape, Rudy i Metale Nieżelazne 52, 677-682 (2007).
• [3] N. K. Park, J. T. Yeom, Y. S. Na, Characterization of deformation stability in hot forging of conventional Ti-6Al-4V using processing maps, Journal of Materials Processing Technology 130-131, 540-546 (2002).
• [4] S. K. Choi, M. S. Chun, C. J. Van –Tyne, Y. H. Moon, Optimization of open die forging of round shapes using FEM analysis, Journal of Materials Processing Technology 172, 88-95 (2006).
• [5] F. Warchowicka, M. Stockinger, H. P. Degischer, Quantitative analysis of the microstructure of near β titanium alloy during compression tests, Journal of Materials Processing Technology 177, 473-477 (2006).
• [6] R. Srinivasan, M. Balathandayuthapani, W. Yan, Temperature changes and loads during hot-die forging of a gamma titanium – aluminide alloy, Journal of Materials Processing Technology 160, 321-334 (2005).
• [7] B. Kukuryk, The influence of thermomechanical parameters on the forging process of titanium alloys, Rudy i Metale Nieżelazne 52, 901-906 (2007).
• [8] M. Mulyadi, M. A. Rist, L. Edwards, J. W. Brooks, Parameter optimisation in constitutive equations for hot forging, Journal of Materials Processing Technology 177, 311-314 (2006).
• [9] J. Fluhrer, Deform 3D User’s Manual Version 6.0, Scientific Forming Technologies Corporation, Columbus, OH (2006).
• [10] M. Schikorra, L. Donati, L. Tomesani, A. E. Tekkaya, Microstructure analysis of aluminium extrusion: Prediction of microstructure on AA6060 alloy, Journal of Materials Processing Technology 201, 156-162 (2008).
• [11] F. S. Du, M. T. Wang, X. T. Li, Research on deformation and microstructure evolution during forging of large – scale parts, Journal of Materials Processing Technology 187-188, 591-594 (2007).