Predikce centrální trhlin v procesu dopředného protlačování s použitím nesvázaných modelů tvárného porušování

Prediction of central bursting in the process of forward extrusion using the uncoupled ductile failure models

journal article in Scopus

en

Forward extrusion is a manufacturing process in which the cross section of product is reduced by forcing it through the die under high pressure. Cold extrusion is most often used in the mass production of cylindrical rods or hollow tubes due to its economic advantages, although it can be used for more complex shapes of cross section. The process is accompanied by excessive amount of plastic deformation and central burst defects, the so-called chevron cracks can occur. These defects are dangerous because of their invisibility on the product’s surface. Therefore, it is important to carry out computational simulations to successfully predict and prevent the central bursting. Solution of this problem is especially influenced by the die cone angle, friction and reduction ratio. In this study, the process is analysed through numerical simulations using the uncoupled ductile failure models which were calibrated and implemented into Abaqus/Explicit by user subroutine VUMAT. Obtained results are compared to experiments conducted on the carbon steel AISI 1045 and predictive potential of the criteria is discussed.

Dopředné protlačování je výrobní proces, ve kterém se redukuje příčný průřez produktu tlačením skrz průtlačnici pod velkým tlakem. Protlačování za studena je nejčastěji používáno v sériové výrobě válcových tyčí nebo trubek díky ekonomickým výhodám, ačkoli toto může být použito i pro složitější tvaru příčného průřezu. Proces je doprovázen velkými plastickými deformacemi a mohou vznikat vnitřní defekty, takzvané trhliny tvaru V. Tyto defekty jsou nebezpečné díky jejich neviditelnosti na povrchu produktu. A proto je důležité provést výpočtovou simulaci pro úspěšnou predikci a prevenci centrálního praskání. Výsledek tohoto problému zvláště ovlivňují úhel sklonu kužele průtlačnice, tření a poměr redukce. V této studii je analyzován proces pomocí numerických simulací s použitím nesvázaných modelů tvárného porušování, které byly kalibrovány a implementovány do Abaqus/Explicit pomocí uživatelské rutiny VUMAT. Získané výsledky jsou porovnány s experimenty provedenými na uhlíkové oceli AISI 1045 a je diskutován potenciál predikce kritérií.

Forward extrusion is a manufacturing process in which the cross section of product is reduced by forcing it through the die under high pressure. Cold extrusion is most often used in the mass production of cylindrical rods or hollow tubes due to its economic advantages, although it can be used for more complex shapes of cross section. The process is accompanied by excessive amount of plastic deformation and central burst defects, the so-called chevron cracks can occur. These defects are dangerous because of their invisibility on the product’s surface. Therefore, it is important to carry out computational simulations to successfully predict and prevent the central bursting. Solution of this problem is especially influenced by the die cone angle, friction and reduction ratio. In this study, the process is analysed through numerical simulations using the uncoupled ductile failure models which were calibrated and implemented into Abaqus/Explicit by user subroutine VUMAT. Obtained results are compared to experiments conducted on the carbon steel AISI 1045 and predictive potential of the criteria is discussed.

Centrální praskání; trhlina tvaru V; tvárné porušování; nesvázaný model

Central bursting; chevron crack; ductile fracture; uncoupled model

2015

11.11.2015

2374-068X

1

1-2

43–48

6