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.
2
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono analizę technologii kucia swobodnego z wykorzystaniem makroskopowych efektów mikropasm ścinania pod kątem technologicznej efektywności i wysokiej jakości odkuwek. Do symulacji schematu płynięcia metalu w procesie kucia wykorzystano metodę elementów skończonych z zastosowaniem lepko-plastycznego modelu odkształcanego ciała. Analizę numeryczną wykonano z wykorzystaniem programu QFORM 3D w warunkach przestrzennego stanu odkształcenia. Przedstawiono konstrukcje kowadeł kuźniczych oraz opracowaną odpowiednią metodykę kucia, która prowadzi do silnej koncentracji dodatkowych odkształceń postaciowych, tzw. mikropasm ścinania. Podano przykładowe wyniki badań, które obejmują rozkłady intensywności odkształcenia, naprężenia średniego i temperatury na powierzchniach poprzecznych przekrojów odkuwek.
EN
In this study the forging technology analysis with use of macroscopic effects of micro-shear bands regarding technological efficiency and high quality of forgings has been presented. Finite Elements Method and visco-plastic model of the deformed element have been used to simulate metal flow in forging process. The numerical analysis was performed on QFORM programme in the three-dimensional deformation state. In the paper constructions of the shaped dies was introduced together with the adequate forging methodology leading to strong concentration of the additional non-dilatation strains as thin transcrystalline layers - micro-shear bands. Some results of the investigations including the strain, stress and temperature distribution on the intersections surface of the forging have been presented.
Przedstawiono analizę rozkładu odkształceń, naprężeń i temperatury w procesie kucia wybranych stopów tytanu. Zaprezentowano rozwiązanie quasi-stacjonarne opierające się na metodzie elementów skończonych. Przedstawiono przykładowe wyniki badań, które obejmują rozkład odkształceń, naprężeń i temperatury na powierzchni poprzecznych przekrojów odkuwek. Dokonano wpływu odkształcenia, prędkości odkształcenia i temperatury na wartości maksymalnych sił podczas kucia stopów tytanu. Przeprowadzono analizę istotnych problemów kucia stopów tytanu w matrycach zamkniętych. Wskazano na optymalne kształty i wymiary wykrojów w celu poprawy jakości kucia. Wyniki teoretyczne poddano weryfikacji eksperymentalnej.
EN
In the paper the analysis of metal flow and the stress, strain and temperature distribution in the forging process of titanium alloys in the shaped dies has been presented. Quasi-stationary solution based on the finite element method has been shown. Some results of the theoretical FEM and experimental investigations including the strain, stress and temperature distribution on the cross-sections surface of the titanium alloys forgings have been given. A significant effect of the strain, strain rate and temperature on the value of maximal forces during the forging process of titanium alloys has been found. The selected problems of closed-die forging process of titanium alloys has been presented in this paper, too. Optimal shapes and geometry of the die impressions, have been searched in order to obtain the high quality forgings. The results of theoretical simulating of closed-die forging have been verified experimentally.
Przedstawiono analizę, rozkładu odkształceń, naprężeń i temperatury w procesie kucia narzędziami o asymetrii roboczych powierzchni kowadeł. Zaprezentowano rozwiązanie quasi-stacjonarne, opierające się na metodzie elementów skończonych. Przedstawiono przykładowe wyniki badań, które obejmują rozkład odkształceń, naprężeń i temperatury na powierzchni poprzecznych przekrojów odkuwek. Dokonano oceny efektywności zastosowania poszczególnych konstrukcji asymetrycznych kowadeł dla odpowiedniej lokalizacji odkształceń i naprężeń.
EN
In the paper the analysis of the stress, strain and temperature distribution in the free forging in the shaped asymmetrical dies. Quasi-stationary solution based on the finite element method has been shown. Some results of the investigations including the strain, stress and temperature distribution on the intersections surfaces of the forgings have been presented. The evaluation of the efficiency of variable asymmetrical dies for a proper strain and stress localization have been performed.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.