Analiza numeryczna procesu prasowania z wyciskaniem w kanale krzyżowym przy hamowanym wypływie materiału

Optymalne projektowanie badań eksperymentalnych powinno być poprzedzone analiząteoretycznązagadnienia. W tymcelu przed przystąpieniem do projektowania i fizycznego wykonania matrycy do prasowania w kanale krzyżowym, przygotowano symulację numerycznątego procesu. W celu weryfikacji przyjętych założeń, opracowano uproszczony 2-D model tego procesu w programie FormFEM. W oparciu o wyniki wcześniejszych badań plastyczności stopu Fe-16Al-5Cr (at.%), opracowano model matematyczny materiału, dokonując stosownego dopasowania parametrów reologicznych równania Spittel’a dla zależności σ - ε. Wykonano symulacje prasowania z wyciskaniemw kanale krzyżowymw temperaturze 20°C, dla dwu wartości przeciwciśnienia hamującego wypływ materiału. Analiza symulacji wykazała, że materiał w strefie zewnętrznej (przyściennej kanału matrycy)ulega odkształceniu w wyniku ścinania, natomiast w strefie centralnej (wokół punktu przecinania się osi kanałów)występuje stan trójosiowego ściskania. Prowadzi to do powstania względnie jednorodnie odkształconej warstwy zewnętrznej wypływającego materiału, ze stopniem odkształcenia na poziomie ε ≈ 1 na każdy przepust oraz silnie odkształconej do wartości 3÷5/przepust strefy przyosiowej. W kolejnych cyklach następuje kumulacja stopnia odkształcenia, który osiąga po 6. cyklu wartość ε = 14÷23 w strefie przyosiowej i ε = 7 dla pozostałego obszaru. Wzrost wartości przeciwciśnienia hamującego wypływ wsadu nie wpływa zasadniczo na wartość stopnia odkształcenia, natomiast zwiększa jego jednorodność. Przeprowadzono również analizę obciążeń mechanicznych i termicznych matrycy.

---

In experimental models, it is advisable that the theoretical analysis precedes the experimental study. For this purpose, prior to the designing and implementation of a matrix to pressing in the cross channel, a numerical simulation of the process has been developed. To verify these assumptions, an appropriate 2-D model of the process in the FormFEM has been developed. Based on the earlier study results of plasticity Fe-16Al-5Cr (at.%) alloy, the mathematical model was developed, with an appropriate adjustment of rheological parameters according to Spittel equation for σ - ε. Appropriate simulations of the cross-channel extrusion at 20°C and two opposing pressure outflow of material have been carried out. They showed that the material in the outer zone was deformed by shear, whereas the triaxial compression occurred in the central zone. This leads to relatively uniformly deformed outer zone at ε ≈ 1/pass and strong deformation of paraxial zone, with a value of 3 to 5/pass. Subsequent cycles lead to accumulation of the degree of deformation to 14÷23 in paraxial zone at sixth cycle and 7 for the remaining area. Increase of braking power outflow does not substantially affect the value of the deformation, but makes it more uniform.