تحليل ابعادي شكل دهي سازه نيم كروي از آلياژ تيتانيوم 4-6، به روش هيدرواستاتيك-سوپر پلاستيك

Dimensional Analysis of Semi-spherical Structure Forming for Ti-6Al-4V Alloy to Hydrostatic-Superplastic Method

به منظور كاهش هزينه ها، بهتر است كه فرآيندهاي ساخت قطعات بزرگ، در ابعاد كوچك، با استفاده از شبيه سازي المان محدود، پياده سازي شده و سپس نتايج به ابعاد بزرگ جهت شبيه سازي ها و اجرا ، تعميم داده شوند. در مقاله حاضر به طراحي ابعاد و پارامترهاي آزمايش شكل دهي ورق از جنس آلياژ تيتانيوم 4-6 ، به روش هيدروستاتيك-سوپرپلاستيك، كه فرايندي بسيار دشوار است، پرداخته شده است. ابتدا معادله ساختاري رفتار سوپرپلاستيك ماده مورد نظر در دماي ?927 ارايه و در نرم افزار اجزاي محدود، آباكوس، پياده سازي شده است. مقايسه نتايج حاصل از اين معادله با نتايج تجربي موجود بر روي اين ماده، نشان مي-دهدكه معادله ساختاري انتخابي، رشد دانه و تنش را در نرخ كرنش و كرنش هاي مختلف به درستي پيش بيني مي نمايد. پس از بررسي تمامي پارامترهاي موثر در انجام فرآيند، امكان تغيير و نسبت تغيير هر پارامتر مشخص گرديده و پارامترهاي فرآيند آزمايشي بطور كامل مشخص شده اند. سپس فرآيند شكل دهي در دو اندازه واقعي و آزمايشي با نسبت كوچك شدن20 برابر، مدل سازي شده و كليه پارامترهاي هدف در دو مدل سازي با هم مقايسه گرديده اند. با مقايسه نتايج مي توان گفت كه با انجام آزمايش با ابعاد پيشنهاد شده مي توان كليه مشكلات انجام فرآيند و خصوصيات قطعه اصلي را پس از شكل دهي پيش بيني نمود

xperimental tests on superplastic forming of alloy Ti-6Al-4V with large dimensions can be quite difficult and expensive. In order to avoid the expense of manufacturing alloy sections, numerical modelling is used to simulate the alloy’s superplastic behaviour. However the results obtained from the numerical modelling need to be verified against experimental tests. In order to reduce the expense of the experiments, tests are conducted on smaller samples first and then alloy forming is simulated with larger dimensions numerically. In this article, for superplastic hydrostatic forming purposes, design procedures of Ti-6Al-4V plates as well as their experimental parameters have been studied. Superplastic constitutive equation of Ti-6Al-4V alloy at 970 ? C has been determined and implemented in the finite element software Abaqus. The results obtained from the numerical simulations show an excellent agreement with the existing experimental results indicating that the new equation reliably predicts the alloy’s grain growth, stress, strain and the strain rate. Investigation on the effective parameters in the superplastic forming process of the alloy provided the possibility of varying these parameters and their ratios accordingly. Thereafter the superplastic forming process was conducted for both sub and full scale alloy sections with scaling ratio of 1:20 and the effective parameters obtained from these two numerical simulations were compared. Results comparisons of experimental and numerical tests demonstrated that the conducted tests on the proposed design of alloy sections is able to overcome the difficulties associated with superplastic behaviour of Ti-6Al-4V alloy after forming.