Thermo-Mechanical Analysis of a Lever Preform Forming from Magnesium Alloy AZ31

This paper presents the results of numerical analysis of metal forming process of a lever preform from magnesium alloy AZ31, which will be used as a semi-finished product in the forging process of a lever part. Presently, the lever forging is formed from semi-finished product in the form of a bar, which is connected with large material losses. Numerical simulations were made for two different metal forming methods: forging longitudinal rolling and cross-wedge rolling. Calculations were conducted basing on finite element method (FEM), applying commercial software DEFORM-3D. Geometrical models used in calculations were discussed. Simulations, made in conditions of three dimensional state of strain, allowed for determining distributions of strain intensity, temperature, cracking criterion, and mainly for determining the possibility of a lever preform manufacturing on the basis of rolling processes. Considering the obtained results of numerical simulations, the design of tools for semi-finished products rolling was worked out; these semi-finished products will be used for experimental verification of the lever preforms forming.

W artykule przedstawiono wyniki analizy numerycznej procesu kształtowania plastycznego przedkuwki dźwigni ze stopu magnezu AZ31, która posłuży jako półfabrykat w procesie kucia odkuwki dźwigni. Obecnie odkuwkę dźwigni kształtuje się z półfabrykatu w kształcie pręta, co związane jest z dużymi stratami materiałowymi. Symulacje numeryczne wykonano dla dwóch różnych metod kształtowania plastycznego: kuźniczego walcowania wzdłużnego oraz walcowania poprzeczno-klinowego. Obliczenia przeprowadzono w oparciu o metodę elementów skończonych (MES), wykorzystując komercyjny pakiet oprogramowania DEFORM-3D. Omówiono modele geometryczne zastosowane w obliczeniach. Symulacje przeprowadzone w warunkach przestrzennego stanu odkształcenia umożliwiły wyznaczenie rozkładów intensywności odkształcenia, temperatury, kryterium pękania, a przede wszystkim określenie możliwości wytwarzania przedkuwki dźwigni w oparciu o procesy walcownicze. W oparciu o uzyskane wyniki symulacji numerycznych opracowano konstrukcje narzędzi do walcowania półfabrykatów, które posłużą do weryfikacji doświadczalnej kształtowania przedkuwki dźwigni.