Warunki stateczności plastycznego płynięcia w procesach wyciskania promieniowego

Przedstawiono wyniki symulacji numerycznych procesów wyciskania promieniowego z zastosowaniem różnych narzędzi zapewniających zachowanie stateczności plastycznego płynięcia. Komputerowe symulacje procesów przeprowadzono przy użyciu programu FORGE3. Stwierdzono, że w przypadku zastosowania narzędzi o niewłaściwym kształcie, w zewnętrznych warstwach kształtowanego wyrobu pojawiają się wysokie rozciągające naprężenia obwodowe (sigma teta > 0), co uniemożliwia otrzymanie wymaganego wyrobu. Zachowanie stateczności plastycznego płynięcia jest możliwe tylko w przypadku zastosowania wykrojów matrycowych będących w stanie kształtować wyroby w obecności naprężeń wszchstronnie ściskających (sigma m < 0), czyli wówczas, gdy ściskające naprężenia osiowe i promieniowe będą przeważać nad dodatnimi naprężeniami obwodowymi. Na podstawie wyników symulacji stwierdzono, że takie warunki spełniają przede wszystkim wykroje matrycowe o kształcie zbieżnym, które wymuszają płynięcie metalu przy udziale odpowiednio wysokich ściskających naprężeń osiowych (sigma z < 0). Wykroje płaskie, jak wykazały wyniki symulacji, mogą być również wykorzystane, jednakże pod warunkiem, że wewnątrz tych wykrojów zostaną umieszczone takie wkładki kształtujące wyrób, które dzięki hamowaniu płynięcia i wywołaniu ściskających naprężeń promieniowych (sigma r < 0) będą także zapewniać pełną kontrolę płynięcia metalu.

---

The paper presents results of numerical simulations of the radial extrusion processes with the application of different tools, ensuring the stability of the plastic flow. The computer simulations were carried out using the FORGE3 software. It has been found that in the case of using tools having wrong shape, the high circumferential tensile stresses are appeared in external layers of metal (sigma theta > 0), that make impossible to receive required product. Conservation of stability conditions of plastic flow is possible only in this case when the die impressions have the capability to forming of product in hydrostatic pressure (sigma m < 0), that is, when the axial and radial compressive stresses are predominated over the circumferential tensile stresses. On the basis of the simulation results, it has been found that first of all these conditions can be fulfilled by the convergent die impressions, which induce the plastic flow at appropriately high radial compressive stresses (sigma z < 0). It has been showed, that the flat die impressions can be applied also, but on condition that inside these impressions will be placed such die inserts for forming of products, which ensured the full control of metal flow by braking of the radial flow and generating of the radial compressive stresses (sigma r < 0).