Título

SIMULAÇÃO POR ELEMENTOS FINITOS DO PROCESSO DE FORJAMENTO EM MATRIZ ABERTA COM DIFERENTES GEOMETRIAS DE MATRIZES: ELIMINAÇÃO DE VAZIOS INTERNOS EM GRANDES LINGOTES

FINITE ELEMENT SIMULATION OF OPEN DIE FORGING PROCESS WITH DIFFERENT DIE GEOMETRIES: INTERNAL VOID CLOSURE IN LARGE INGOTS

Autoria

Junior, Roberto Tibúrcio Canito Frota; Faria, Alfredo R. de; Souza, Eduardo Netto de; Barbosa, Celso Antonio

DOI

10.5151/2594-5327-0018

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Resumo

Simulações por elementos finitos foram utilizadas para analisar os efeitos de diferentes geometrias de matrizes em forjamento em matriz aberta. A ênfase deste trabalho foi dada ao mecanismo de eliminação de vazios internos, através da comparação entre diferentes geometrias de matrizes, em termos de deformação efetiva, fluxo de metal e força da prensa. O código de elementos finitos DEFORMTM 3D foi utilizado para investigar as seguintes geometrias de matrizes: matriz plana, matriz côncava e matriz curva. Os valores de temperatura e dimensão do lingote, equipamento de forjamento e temperatura ambiente são os mesmos que ocorrem no processo real. Outros parâmetros necessários para a simulação, tais como relações termomecânicas entre matriz e lingote, e propriedades do material foram obtidos da literatura. Para cada geometria de matriz, relatou-se a força máxima da prensa, curso da matriz superior e local de máxima deformação efetiva no instante da eliminação do vazio. Os resultados deste estudo mostram que a geometria de matriz mais efetiva, considerando a eliminação de vazios internos, depende da região de fluxo de metal restringido e da capacidade máxima da prensa.

 

Finite element simulations were used to analyze the effects of different die geometries in open die forging. Emphasis is placed on the mechanism of internal void closure and a comparison is made between different die geometries in terms of effective strain, metal flow and press load. The finite element code DEFORMTM 3D was used to investigate the following die geometries: plate die, dished die and swage die. Temperature and geometry, forging equipment and environment temperature were similar to those used in real process conditions. Other parameters, required in the simulations, such as the thermo-mechanical relationship between die and ingot, and a number of material properties, were found in the literature. For each die geometry the maximum press load, top die stroke and maximum effective strain localization at the time of total void closure are reported. The results of this study show that the most effective die geometry regarding internal void closure depends on the region of frictional constraint metal flow and maximum press load capacity.

Palavras-chave

Método de elementos finitos; Forjamento em matriz aberta; Grandes lingotes; Vazios internos.

Finite element method; Open die forging; Large ingots; Internal void.