مقايسه تاثير سطوح تسليم مختلف در پيش‌بيني نمودار حد شكل‌دهي آلياژ Ti64 تيتانيوم

Comparison of the Effect of Different Yield loci to Prediction of Ti64 Titanium Alloy Forming Limit Diagram

مدل‌سازي رياضي مرحله‌اي مهم در طراحي و بهينه‌سازي ابزار و پارامترهاي عمليات شكل‌دهي فلزات است. در اين بين، نمودار حد شكل‌دهي فلزات به عنوان يك ابزار كارآمد در توليد بهينه قطعات به روش شكل‌دهي، مورد توجه محققان قرار گرفته است. با توجه به شكل‌پذيري اندك آلياژهاي تيتانيوم و كاربردهاي فراوان اين آلياژها در صنايع پيشرفته نظير هوا و فضا، مطالعه رفتار اين آلياژها در شكل‌دهي اهميت فراواني پيدا كرده است. با توجه به هزينه‌هاي بالاي روش‌هاي تجربي تعيين حد شكل‌دهي مخصوصاً در دماهاي بالا، روش عددي توجه محققان زيادي را جلب كرده است. روش عددي تحت تاثير مدل‌سازي دقيق رفتار الاستيك-پلاستيك ماده است. در آلياژ Ti-64 تيتانيوم، رفتار نامعمول مكانيكي از قبيل ناهمسانگردي پلاستيك و عدم تقارن كشش و فشار در جهت‌هاي مختلف مشاهده مي‌شود. در اين مقاله روش عددي مارشينياك به همراه سطوح تسليم كازاكا و هيل در محاسبه حد شكل‌دهي آلياژ Ti64 به‌كار رفته است. ملاحظه مي‌گردد كه پيش‌بيني حد شكل‌دهي با استفاده از سطح تسليم كازاكا به نتايج تجربي موجود نزديك‌تر است. علت اين موضوع در پيش‌بيني بهتر سطح تسليم كازاكا از رفتار آلياژ تيتانيوم از قبيل ناهمسانگردي در ضرايب لانكفورد و تنش‌هاي تسليم است. پيش‌بيني سطوح تسليم هيل و كازاكا از ضرايب لانكفورد و تنش‌هاي تسليم مقايسه شده است.

Mathematical modeling is an important step in the design and optimization of process parameters for metal forming. Researchers consider the metal forming limit diagram an efficient tool to optimize the production of components using forming methods. Due to the low ductility of titanium alloys and wide applications of these alloys in advanced industries such as aerospace, researchers have focused on studying the forming behavior of these alloys. Because of the high cost of experimental methods, especially at high temperatures, numerical methods have attracted the attention of many researchers. Accuracy of the numerical method is affected by modeling elastic-plastic material behavior. Unusual mechanical behavior of Ti-64 titanium alloys such as high in-plane anisotropy/asymmetry of yield stress and hardening response has been observed. In this paper, the Marciniak model with Cazacu and Hill yield criterions has been used for forming limit prediction. It is observed that the prediction of forming limit using the Cazacu criterion is closer to the experimental results. This is due to the better prediction of the behavior of the titanium alloy, especially Lankford and stress anisotropy coefficients by Cazacu criterion. Cazacu and Hill criterions prediction of Lankford coefficients and yield stresses have been compared.