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A COMPUTATION ANALYSIS OF THE INFLUENCES OF DIE GEOMETRY DURING ECAP

A COMPUTATION ANALYSIS OF THE INFLUENCES OF DIE GEOMETRY DURING ECAP

Authorship

LEONARDO DANNINGER; JUNIOR, CELSO BORTOLINI; BRAGA, ANA PAOLA VILLALVA

LEONARDO DANNINGER

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JUNIOR, CELSO BORTOLINI

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BRAGA, ANA PAOLA VILLALVA

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DOI

10.5151/2594-5327-42033

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Abstract

Equal-Channel Angular Pressing (ECAP) é um dos principais processos de Deformação Plástica Severa (SPD) utilizados para refinar a microestrutura de ligas metálicas até a escala ultrafina. A geometria da matriz ECAP, caracterizada pelos ângulos Φ (entre canais), Ψ (relacionado aos raios interno r e externo R), influencia significativamente a homogeneidade de deformação, a carga de prensagem e as tensões no ferramental. Este trabalho apresenta uma análise computacional do primeiro passe do ECAP utilizando simulações via o software FORGE NxT 4.0, variando sistematicamente os parâmetros geométricos da matriz. Os resultados indicam que o aumento de Φ, R e r leva a uma redução da carga máxima de prensagem, sendo o ângulo Φ o fator mais impactante. No entanto, maiores valores de R resultam em menor homogeneidade de deformação. A tensão equivalente de Von Mises nos cantos internos da matriz é significativamente reduzida ao se aumentar r, R e Φ, sugerindo que geometrias com cantos arredondados e maiores ângulos promovem maior durabilidade do ferramental.

EQUAL-CHANNEL ANGULAR PRESSING (ECAP) IS ONE OF THE MAIN SEVERE PLASTIC DEFORMATION (SPD) PROCESSES USED TO REFINE THE MICROSTRUCTURE OF METALLIC ALLOYS DOWN TO THE ULTRAFINE SCALE. THE GEOMETRY OF THE ECAP DIE, DEFINED BY THE ANGLES Φ (BETWEEN CHANNELS) AND Ψ (RELATED TO THE INTERNAL RADIUS R AND EXTERNAL RADIUS R), SIGNIFICANTLY INFLUENCES DEFORMATION HOMOGENEITY, PRESSING LOAD, AND TOOLING STRESSES. THIS STUDY PRESENTS A COMPUTATIONAL ANALYSIS OF THE FIRST ECAP PASS USING SIMULATIONS PERFORMED WITH THE FORGE NXT 4.0 SOFTWARE, SYSTEMATICALLY VARYING THE GEOMETRIC PARAMETERS OF THE DIE. THE RESULTS INDICATE THAT INCREASING Φ, R, AND R REDUCES THE MAXIMUM PRESSING LOAD, WITH THE ANGLE Φ HAVING THE MOST SIGNIFICANT IMPACT. HOWEVER, LARGER R VALUES LEAD TO LOWER DEFORMATION HOMOGENEITY. THE VON MISES EQUIVALENT STRESS AT THE DIE’S INNER CORNERS IS SIGNIFICANTLY REDUCED BY INCREASING R, R, AND Φ, SUGGESTING THAT ROUNDED CORNER GEOMETRIES AND LARGER ANGLES ENHANCE TOOL DURABILITY.

Keywords

Equal-Channel Angular Pressing, Deformação Plástica Severa, Geometria de Matriz, Simulação Computaci

Equal-Channel Angular Pressing, Severe Plastic Deformation, Die Geometry, Computational Simulation