Numerical and experimental analysis of isothermal forging process of ribbed plates made of 2099 aluminium alloy for aircraft structures

The analysis of isothermal forging process of ribbed plates made of multicomponent (Al-Cu-Li-Zn-Mg system) third generation 2099 aluminium alloy is presented in the paper. Numerical simulation of forging was performed by finite elements method (FEM) using the QForm v.7 commercial software. Obtained results were the base for selection of conditions of isothermal forging for examined aluminium alloy. It was assumed in the work that ribbed plates could be produced by one-step forging. The isothermal forging at the temperature of 450ºC was conducted on designed test bed. Satisfactory shape accuracy and high quality surface of the forging were found. Evaluation of alloy’s microstructure before (T-83 condition) and after forging was performed by microscopic examination. It was found that obtained results of numerical simulation and experimental research can be a base for elaboration of industrial process of plastic forming of complex geometry flat structural parts made of 2099 aluminium alloy.

W pracy przedstawiono analizę wyników badań procesu kucia izotermicznego płyt żebrowanych z wieloskładnikowego (układ Al-Cu-Li-Zn-Mg) stopu aluminium trzeciej generacji 2099. Symulacje numeryczne kucia wykonano metodą elementów skończonych (MES) z zastosowaniem komercyjnego programu QForm v.7. Uzyskane wyniki były podstawą doboru warunków próby kucia izotermicznego badanego stopu aluminium. W badaniach przyjęto założenie, że jest możliwe kucie matrycowe płyt żebrowanych wykonanych w jednej operacji. Próbę kucia izotermicznego w temperaturze 450ºC prowadzono na zaprojektowanym stanowisku badawczym. Stwierdzono zadowalającą dokładność kształtu i wysoką jakość powierzchni wykonanej odkuwki. W badaniach mikroskopowych dokonano oceny mikrostruktury stopu przed (w stanie T-83) i po procesie kucia. Stwierdzono, że wyniki symulacji numerycznej i badań eksperymentalnych mogą stanowić podstawę opracowania warunków przemysłowego kształtowania plastycznego panelowych elementów konstrukcyjnych o złożonej geometrii ze stopu aluminium 2099.