بررسي عددي و تجربي فرايند فورج داغ پره كمپرسور موتور توربين گازي از جنس آلياژ تيتانيوم

Experimental and Numerical Investigation of the Hot Forging Process of Titanium Alloy Gas Turbine Compressor Blade

فورج داغ پره كمپرسور موتورهاي توربين گازي بهعلت پيچيدگيهاي خاص مكانيكي و متالورژيكي نياز به مطالعه عددي و تجربي دارد. در اين تحقيق، فرايند فورج داغ يك نوع پره كمپرسور موتور توربيني گازي هوايي از جنس آلياژ تيتانيوم با استفاده از روش المان محدود تحليل شده، سپس بهصورت عملي اجرا گرديده است. براي شبيهسازي عددي فرايند، ابتدا رفتار مكانيكي آلياژ بررسي و مدل مناسب براي تحليل فرايند مشخص شده، سپس شرايط مرزي اصطكاكي با استفاده از آزمايش رينگ استخراج شده است. با شبيهسازي سهبعدي فرايند، مواردي از قبيل جريان مواد و پر شدن حفره قالب، توزيع كرنش و دما، تناژ لازم فرايند و تغييرات نيروهاي جانبي اعمال شده به قالب بررسي شده است. در گام بعدي مطابق شرايط شبيهسازي، فرايند بهصورت تجربي اجرا شده و نتايج عملي با نتايج شبيهسازي فرايند مقايسه شده است. نتايج حاكي از موفقيتآميز بودن فرايند است و مقايسه نتايج تجربي با نتايج شبيهسازي نشان ميدهد كه شبيهسازي فرايند توانايي پيشبيني قابل قبول پارامترهاي فرايند را دارد.

Hot forging of the aerofoil blades has complicated mechanical and metallurgical characteristics therefore; it needs numerical and experimental investigations. In this research, hot forging process of a titanium alloy aerofoil blade has been analyzed by finite element method. Then experimental tests have executed. For the numerical simulation, first material behavior of the titanium alloy has been investigated then friction factor has been obtained by ring test. Using the process simulation, material flow, die cavity filling, strain and temperature distribution, forging load and lateral forces applied the dies during the forging process have been investigated. In the next stage, trial tests have been executed. At last, numerical results have been compared with the experimental results. Results show that the forging process has been done successfully and simulation results have a good agreement with the experimental results.