Finite element simulation of the evolution of microstructure and voids during the upsetting process of extra-large 42CrMo steel ingots

Diese Studie untersucht das Verhalten interner Hohlräume und Risse in großen 42CrMo-Stahlblöcken während des Stauchprozesses, einem entscheidenden Schritt bei der Herstellung großer Schmiedestücke für Anwendungen wie Windturbinen. Die Forschung setzt Finite-Elemente-Simulationen und zelluläre Automatenmodelle ein, um Hohlraumverschlüsse, Mikrostrukturentwicklung und Riss-Initiationstendenzen an Hohlraumgrenzen zu analysieren. Schlüsselergebnisse zeigen, dass elliptische Hohlräume sich leichter schließen als kugelförmige, und Hohlräume, die senkrecht zur Kompressionsrichtung ausgerichtet sind, schließen sich schneller als solche, die parallel dazu verlaufen. Einzelne Hohlräume schließen sich schneller als mehrere. Die Studie zeigt auch, wie Hohlräume Belastung verbrauchen und die vollständige dynamische Rekristallisation (DRX) in umgebenden Materialien verzögern, wobei die Auswirkungen mit zunehmender Anzahl von Hohlräumen bedeutsamer werden. Ein neuartiges Kriterium für Rissschäden auf Grundlage des Stressintensitätsfaktors wird eingeführt, um die Neigung zum Rissversagen an Hohlraumgrenzen zu beurteilen. Die Forschung kommt zu dem Schluss, dass Hohlraumgrenzen im Zugspannungszustand an bestimmten Stellen eine hohe Tendenz zum Rissversagen aufweisen, während die Tendenz an anderen Stellen geringer ist. Diese umfassende Analyse liefert wertvolle Einblicke in die Optimierung von Schmiedeprozessen zur Verbesserung der Produktqualität und zur Verringerung von Fehlern an großflächigen Stahlkomponenten.