Исследование характеристик потоков материала в процессе циклической закрытой штамповки методом численного моделирования
DOI:
https://doi.org/10.53002/029Ключевые слова:
метод конечных элементов (FEM), метод циклической закрытой штамповки (ЦЗШ), потоки металла, алюминиевый сплав 6061-Т4, DEFORM-3D.Аннотация
Одной из целей в области технологий ковки и штамповки является упрощение процесса и разработка таких технологий, которые после завершения цикла деформации позволяют сохранять размеры и форму заготовки, соответствующие исходным или максимально приближенные к ним. С учётом последних достижений в разработке таких процессов, в данной статье предпринята попытка создания конструкции оборудования, обеспечивающего переменное циклическое нагружение, и предложен метод циклической закрытой штамповки (ЦЗШ). Для предварительной оценки метода ЦЗШ и исследования пластического течения алюминиевого сплава 6061-Т4 при ЦЗШ проведено численное моделирование методом конечных элементов (МКЭ) с использованием коммерческой FEM-программы DEFORM-3D. Основное внимание уделено характеристикам течения металла. Моделирование показало, что при ЦЗШ в металле возникают диагональные и вихреобразные потоки, а характер течения является неравномерным.
Библиографические ссылки
Edalati K., Bachmaier A., Beloshenko V.A., Beygelzimer Y., Blank V.D., Botta W.J., Bryła K., Čížek J., Divinski S., Enikeev N.A., Estrin Y., Faraji G., Figueiredo R.B., Fuji M., Furuta T., Grosdidier T., Gubicza J., Hohenwarter A., Horita Z., Huot J., Ikoma Y., Janeček M., Kawasaki M., Král P., Kuramoto S., Langdon T.G., Leiva D.R., Levitas V.I., Mazilkin A., Mito M., Miyamoto H., Nishizaki T., Pippan R., Popov V.V.,
Popova E.N., Purcek G., Renk O., Révész Á., Sauvage X., Sklenicka V., Skrotzki W., Straumal B.B., Suwas S., Toth L.S., Tsuji N., Valiev R.Z., Wilde G., Zehetbauer M.J., Zhu X. Nanomaterials by severe plastic deformation: review of historical developments and recent advances // Materials Research Letters. – 2022. – Vol. 10(4). – Р. 163–256.
Segal V. Review: Modes and Processes of Severe Plastic Deformation (SPD) // Materials. – 2018. – Vol. 11. – Р. 1175.
Abishkenov M., Ashkeyev Z., Nogaev K. Investigation of the shape rolling process implementing intense shear strains in special diamond passes // Materialia. – 2022. – Vol. 26. – Р. 101573.
Ashkeyev Z., Abishkenov M., Mashekov S., Kawałek A. Stress state and power parameters during pulling workpieces through a special die with an inclined working surface // Engineering Solid Mechanics. – 2021. – Vol. 9(2). – Р. 161–176.
Abishkenov M., Ashkeyev Z., Nogaev K., Bestembek Y., Azimbayev K., Tavshanov I. On the possibility of implementing a simple shear in the cross-section of metal materials during caliber rolling // Engineering Solid Mechanics. – 2023. – Vol. 11(3). – Р. 253–262.
Obiko J.O., Mwema F.M., Bodunrin M.O. Finite element simulation of X20CrMoV121 steel billet forging process using the Deform 3D software // SN Applied Sciences. – 2019. – Vol. 1. – Р. 1044.
Bereczki P., Szombathelyi V., Krállics G. Determination of flow curve at large cyclic plastic strain by multiaxial forging on MaxStrain System // International Journal of Mechanical Sciences. – 2014. – Vol. 84. – Р. 182–188.
Bereczki P., Krallics G., Renkó J. The effect of strain rate under multiple forging on the mechanical and microstructural properties // Procedia Manufacturing. – 2019. – Vol. 37. – Р. 253–260.
Moon Y.H., Van Tyne C.J. Validation via FEM and plasticine modeling of upper bound criteria of a process-induced side-surface defect in forgings // Journal of Materials Processing Technology. – 2000. – Vol. 99(1–3). – Р. 185–196.
Zhou W., Shi Z., Lin J., Dean T.A. An upper bound solution for deformation field analysis in differential velocity sideways extrusion using a unified stream function // International Journal of Mechanical Sciences. – 2022. – Vol. 224. – Р. 107323.
Hsiang S.-H., Lin S.-L. Application of 3D FEM-slab method to shape rolling // International Journal of Mechanical Sciences. – 2001. – Vol. 43(5). – Р. 1155–1177.
Liu Y., Li F., Jiang H.W. Microstructural analysis and mechanical properties of AZ31 magnesium alloy prepared by alternate extrusion (AE) // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2017. – Vol. 92. – Р. 4293–4301.
Kulagin R., Beygelzimer Y., Ivanisenko Yu., Mazilkin A., Straumal B., Hahn H. Instabilities of interfaces between dissimilar metals induced by high pressure torsion // Materials Letters. – 2018. – Vol. 222. – Р. 172–175.
Beygelzimer Y., Varyukhin V., Synkov S., Orlov D. Useful properties of twist extrusion // Materials Science and Engineering: A. – 2009. – Vol. 503(1–2). – Р. 14–17.
Beygelzimer Y., Reshetov A., Synkov S., Prokof’eva O., Kulagin R. Kinematics of metal flow during twist extrusion investigated with a new experimental method // Journal of Materials Processing Technology. – 2009. – Vol. 209(7). – Р. 3650–3656.
Shahbaz M., Pardis N., Ebrahimi R., Talebanpour B. A novel single pass severe plastic deformation technique: Vortex extrusion // Materials Science and Engineering: A. – 2011. – Vol. 530. – Р. 469–472.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2025 М.Ж. Абишкенов, Е.С. Бестембек, С. Кулидан
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-ShareAlike» («Атрибуция — На тех же условиях») 4.0 Всемирная.
