FEM modelling and experimental research of die forging of Ni-Mo-Fe alloy antenna components

This work was focused on the design of hot forging process for a selected element of Ni-Mo-Fe alloy. The research included numerical FEM simulation, testing in industrial conditions as well as laboratory tests. The numerical FEM simulation of hot forging of a selected forging was prepared and performed with application of QForm software. Next, the forging tests of the analyzed element were performed in industrial conditions, with application of the parameters used in the numerical simulation. The selected properties of the obtained forging were determined. The metallographic examination was also performed, including microstructure observation as well as the analysis of fractures formed during impact testing of specimens. Chemical composition of the investigated alloy was also examined during SEM-EDS characterization. The results of investigations were compared with the data obtained from FEM simulation, in order to specify the forging process parameters. The research showed, that the parameters of forging of the analyzed alloy assumed in the FEM numerical analysis and then verified in industrial conditions, allowed to produce a good quality product with quite uniform microstructure within its volume. No signs of porosity or micro-shrinkages were observed in the obtained product, what signifies, that the selection of forging parameters for the investigated material allowed to eliminate the casting defects present in the volume of a feedstock. Ni-Mo-Fe alloy product showing the strength and plastic properties allowing its application for the components of antennas was obtained by hot forging.

Celem podjętych badań było zaprojektowanie procesu kucia na gorąco wybranego elementu ze stopu nikiel - molibden - żelazo. Zakres badań obejmował symulację numeryczną MES, próby w warunkach przemysłowych oraz badania laboratoryjne. Przygotowano oraz przeprowadzono symulację numeryczną MES procesu kucia na gorąco wybranej odkuwki, z wykorzystaniem programu QForm. Następnie przeprowadzono próby kucia analizowanego elementu w warunkach przemysłowych, stosując takie same parametry jak przyjęto podczas analizy numerycznej. Określono wybrane właściwości otrzymanej odkuwki. Przeprowadzono badania metalograficzne, które objęły obserwację mikrostruktury oraz ocenę przełomów powstałych podczas udarowego łamania próbek. Wykonano też analizę składu chemicznego materiału metoda EDS. Przyjęte do analizy numerycznej MES i następnie zweryfikowane w warunkach przemysłowych parametry procesu kucia analizowanego stopu pozwoliły na otrzymanie odkuwki o właściwym przerobie oraz dość jednolitej w objętości mikrostrukturze. Na zgładach metalograficznych pobranych z różnych obszarów odkuwki nie zaobserwowano porowatości ani rzadzizn. Przyjmuje się, że poprawny dla badanego materiału dobór parametrów kucia pozwolił na usuniecie obecnych w objętości wsadu wad odlewniczych. W procesie kucia matrycowego na gorąco przy zaproponowanych parametrach otrzymano wyrób, którego właściwości mechaniczne pozwalają na jego zastosowanie w roli elementów anten.