MICRO-FIT 是一套實驗曲線快速擬合工具,可用於 FORGE 及 SIMHEAT 的合金微觀組織材料數據取得。

可快速取得下列數據:

  • 臨界應力
  • 穩態應力
  • 飽和應力
  • 標準 JMAK 模型的動態再結晶、靜態再結晶
  • 修正型 JMAK 模型的動態再結晶、靜態再結晶
  • 晶粒成長速率

 

各項數據可以參照不同維度,以非線性多項式方式表示。

MICRO-FIT 適合用在研究領域的擬合回歸測試比對,也可用於工業應用上的數據整理。

 

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先進的金屬成形模擬需要對材料流動以及微觀組織演變進行預測。

自 FORGE 及 DIGIMU 問世以來,一直是此類型問題的唯一解決方案。

本次 DIGIMU 更新完善了連續動態再結晶預測功能(CDRX),此功能適合用在鋯或鋁合金類型等等之高疊差能材料。

透過 DIGIMU 的模擬預測功能,了解追蹤被加工合金在製程過程的微觀組織演變。

 

 

最新的 DIGIMU 5.0 版本預計於2024年Q3正式更新。

 

本文翻譯自 DIGIMU 原廠提供之資料

參考文獻

DOI

https://doi.org/10.1007/978-3-031-41341-4_59

晶粒尺寸在金屬成型製程中是非常重要的一個品質指標,因為晶界的多寡直接影響材料的機械性質,多數的工廠擁有晶相儀器設備可以確認產品的晶粒尺寸,但無法直接確定晶粒尺寸的影響因素為何,晶粒微結構的發展大致分為三大行為:

  1. 成核
  2. 再結晶(包括動態/亞動態/靜態再結晶,分類甚至還有連續或不連續動態再結晶)
  3. 晶粒成長長大

上述的三種行為,又有各自不同的成因,因此金屬成型的過程,成核、再結晶及晶粒長大,多是連續且反覆地發生。

目前市面上的鍛造模擬軟體,多半有微結構模組功能可以使用,其使用的方法主要有兩種:

  1. YADA 模型
  2. Sellars 模型

兩者皆屬於唯象理論模型,與實際實驗比對容易存在較大的差異性,除了需要許多材料參數外,參數取得的難度也非常高。

FORGE® 中使用的為JMAK法(Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov Method),此為新的材料數學模型,用於描述晶粒微結構的發展變化,相較YADA與Sellars模型,一般而言有較高的準確性與泛用性,且需要的實驗數據相對前述兩個模型較易取得。

DIGIMU® 則是以材料本身特性去測定模型化為出發的方式,考量成型或熱處理過成晶粒的能量儲存、晶界能、遷移速率以及成核、成長等等進行精確計算得到高準確度之晶粒發展過程。

以標準的成型製程,建議使用JMAK模型快速取得鍛造過程之平均等效晶粒尺寸預測,得知鍛品的晶粒趨勢後,再進一步針對需要確認之重要區域(例如汽車動力傳動件上的主要受力區),使用DIGIMU®做細部的模擬預測,以達到精確計算。

開胚鍛(Cogging)又稱粗軋或開胚初鍛,意指將原材料透過適當加工至接近的尺寸厚度,再進行後續處理,以得到最終需要的材料尺寸。

開胚鍛屬於開模鍛(Open Die Forging)的一種。常用於鋼鐵冶煉業中,鑄錠開胚後的加工流程,實際做法為透過夾具機械臂將初胚做旋轉與進給動作,再配合模具一步一步鍛壓,此步驟可能會歷經多次循環,直到鍛壓到需要的尺寸。

以鋼鐵業的開胚鍛製程來觀察,初胚尺寸長度通常較大(初始長度可能就超過1公尺),在此製程常遇到的問題通常有下列數點:

  1. 長時間的開胚鍛過程,導致後期溫度過低難以成形
  2. 鍛透性不足

上述問題主要顯現在晶粒尺寸不均勻,意思是表面的晶粒尺寸與胚料中心的晶粒尺寸有明顯差異,此屬於品質問題。雖然一部分的品質問題,可透過後續的熱處理製程調整,但會衍生額外的成本,甚至部分問題無法完全解決,造成客戶對商品材料的品質疑慮。

晶粒尺寸的變化,主要是與溫度變化及應變值兩項目有直接與間接關聯,因此如何設計適當的開胚鍛模、開胚鍛時間控制、每次鍛打量與間隔距離,將會影響到最終晶粒尺寸。

下方影片為DIGIMU® 模擬一個開胚鍛過程的晶粒變化過程,可直觀看到晶粒變化過程,其中包括再結晶與晶粒成長。