W pracy badano niebezpieczne warunki plastycznego płynięcia metali w innowacyjnych procesach. W procesie cyklicznego wyciskania spęczającego (CWS) analizowano ciśnienia hydrostatyczne zapobiegające pękaniu odkształcanego metalu, a w procesie wyciskania promieniowego analizowano wpływ kształtu narzędzi na zachowanie stateczności i spójności kształtowanego materiału. Wykonano badania modelowe oraz eksperymentalne. Do obliczeń numerycznych metodą elementów skończonych użyto oprogramowania DEFORM 2D i 3D. Próby eksperymentalne procesów CWS wykonano na oryginalnej prasie hydraulicznej.
Warunki plastycznego pękania metali określono za pomocą prób rozciągania. Przeprowadzono także symulacje numeryczne prób rozciągania. Za pomocą metody półempirycznej określono graniczne wskaźniki pękania według kryterium Cockcrofta-Lathama. Otrzymane wartości wskaźników pękania wykorzystano przy modelowaniu procesów wyciskania promieniowego z zastosowaniem nieprawidłowego kształtu narzędzi.
Na podstawie porównania wyników badań eksperymentalnych z prognozowanymi numerycznie, stwierdzono idealną zgodność pomiędzy rzeczywistym a modelowanym procesem, mimo obecności bardzo nieregularnego i asymetrycznego płynięcia, spowodowanego pękaniem plastycznym metalu.
W procesach CWS najniebezpieczniejsze warunki odkształcenia plastycznego występują za zwężką matrycową gdzie odkształcany metal płynie promieniowo od środka na zewnątrz. Stwierdzono, że osiągnięcie bardzo dużych odkształceń plastycznych jest możliwe przy stopniowym podwyższaniu przeciwnacisków,
Prediction of the stability of metal plastic flow and evaluation of the usefulness of tools designed with the aplication of the finite element method
In the thesis the dangerous conditions of metal plastic flow in innovative processes were studied. The hydrostatic pressures, preventing cracking of the deformed metal in the process of the cyclic extrusion compression (CEC), and the influence of tool shape on the save of stability and cohesion of the shaped material in the process of the radial extrusion, were analysed. Model and experimental study were made. The finite element software DEFORM 2D and 3D was used in numerical calculations. The experimental tests of CEC processes were carried out on the original hydraulic press.
Plastic fracture conditions of metals were experienced using the tensile tests. Numerical simulations of the tensile tests were also conducted. The critical damage values according to Cockcroft-Latham's criterion were qualified using the semi empirical method. The received values were used for modelling the processes of radial extrusion with the use of the incorrect shape of tools.
On the basis the comparison of experimental results with numerical prognosis, the ideal agreement was confirmed among the real and the modelled process, despite the presence of very irregular and asymmetric flowing, which causes cracks of the plastic metal.
In CEC processes, the most dangerous conditions of the plastic deformation take place behind the neck die, where metal flows in radial directions from the centre to outside. It was affirmed that the achievement of very large plastic deformations was possible by gradual raising the counter-pressure, adapted to the increase of the plastic flow stresses
