Numerical modelling of the thermal fatigue of steel WCLV used for hot forging dies

The paper presents an analysis of a numerical simulation of the low-cycle thermal fatigue of steel WCLV (X40CrMoV511) used in hot forging. As part of experimental studies a special test rig based on the rotating disc method was built and tests were carried out. Their results showed that the method can be used to reproduce the thermal fatigue conditions prevailing in the industrial forging process. For the given experimental conditions the instant when fatigue cracks appear was determined. A numerical model was built and the obtained finite element analysis results were compared with the laboratory test results in order to determine the amplitude of plastic strains at which a crack appears. As part of further research in the future the Coffin-Manson low-cycle fatigue model will be verified for other conditions and a low-cycle fatigue curve for steel WCLV will be determined.

W pracy przedstawiono analizę symulacji numerycznej niskocyklowego zmęczenia cieplnego stali WCLV stosowanej podczas kucia na gorąco. W ramach badań doświadczalnych zostało zbudowane specjalne stanowisko bazujące na metodzie "wirującego krążka" [13], przeprowadzone zostały próby, które potwierdziły możliwość stosowania tej metody do odwzorowania warunków zmęczenia cieplnego panujących w przemysłowym procesie kucia. Dla danych warunków eksperymentu określono moment pojawienia się pęknięć zmęczeniowych. Następnie zbudowano model numeryczny, po czym porównano uzyskane wyniki z MES i prób laboratoryjnych w celu określenia amplitudy odkształceń plastycznych, przy których pojawia się pęknięcie. Dalsze prace pozwolą w przyszłości na weryfikację niskocyklowego modelu zmęczenia Coffina-Mansona dla innych warunków oraz pozwolą stworzyć krzywą niskocyklowego zmęczenia stali WClV.