A Numerical Analysis for Plastic Deformation of a Ti Alloy and a study for Shear Band Analysis

Ti 합금 형단조에서의 소성 해석 및 전단 밴드 분석

This study summarizes the numerical analyses of a Ti alloy deformation under a back extrusion process. Amongst metallic parts in a small propulsion motor case, a Ti-6Al-4V alloy is used extensively. However, the Ti alloy shows a great deal of shear band formation which often leads to a fracture due to a narrow working temperature window. Moreover, the shear band tends to develop over an area where a contact occurs between the hot work piece and the die wall, due to localized cooling. Thus, heating the dies is often required to overcome the deformation localization. Therefore, it becomes necessary to investigate the internal temperature and strain rate distribution during forging process of a Ti alloy. Furthermore, a shear band analysis is peformed using a finite difference scheme and a comparison is made between steel and Ti alloy.

유도탄의 성능 향상을 위해 추진기관의 경량화가 요구되고 있으며 연소관 모타 마개의 경우, Ti 합금 (Ti-6Al-4V)이 사용되고 있다. 제작 과정 중에 열간 형단조 공정이 이용되나 이 과정에서 Ti alloy의 좁은 성형 온도 구간 관계로 단조시 국부적 소성 변형 집중에 의한 결함이 단조품의 다수 생성되며, 심한 경우 전단 파단까지 이르고 있다. 성형 과정에서 금형과의 접촉에 의한 Ti 합금 온도 하강이 전단 파단 발생과 밀접한 관계를 갖고 있으며 따라서 각 단조 조건에 따른 Ti 합금의 내부 및 표면에 대한 변형 및 온도의 분포가 관찰되었다. 아울러 전단 밴드 형성에 대한 별도의 분석도 포함되었다.