Experimental study and superplastic rheological characterization of Ti-6Al-4V

EMT, ENSAM CER d'Angers, 2 Bd du Ronceray, BP 3525, 49035 Angers Cedex, France

Corresponding author: david.ollivier@angers.ensam.fr

Received: 4 December 2002
Accepted: 6 February 2004

Abstract

The superplastic behaviour of a titanium alloy base Ti-6Al-4V during biaxial test was investigated. A numerical model using a finite element method is proposed to examine the superplastic deformation behaviour of an appropriate axisymmetric shaped part. An experimental procedure based on the measurement of the pressure applied and the height of the dome apex of the formed part, is used to identify the rheological parameters of the material behaviour law. This identification was carried out by comparisons between the results of simulation and experimentation relating to thickness, equivalent strain and stress. Three inflation tests were carried out at different equivalent strain rates (4×10^-4, 6×10^-4 and 8×10^-4 s^-1). This procedure is applied successfully to the forming of an industrial part. Indeed, this study henceforth allows one to predict thickness evolution in any point of an industrial part for an optimization of its uniformity.

Résumé

Le comportement superplastique en déformation biaxiale de l'alliage à base de titane le Ti-6Al-4V, a été étudié. Un modèle numérique en éléments finis est proposé pour étudier le comportement superplastique d'une pièce à l'aide d'une matrice axisymétrique appropriée. Une procédure expérimentale basée sur la mesure de la pression appliquée et de la hauteur du dôme de la pièce formée, est utilisée pour identifier les paramètres rhéologiques de la loi de comportement du matériau. Cette identification est effectuée par des comparaisons entre les résultats de la simulation et ceux expérimentaux relatifs à l'épaisseur, la déformation et la contrainte équivalente. Trois essais de formage ont été effectués à des vitesses de déformation équivalentes différentes (4×10^-4, 6×10^-4 et 8×10^-4 s^-1). Cette procédure a été appliquée avec succès pour le formage d'une pièce industrielle. En effet, cette étude nous permet dorénavant de prévoir l'évolution de l'épaisseur en tout point d'une pièce industrielle, afin d'optimiser son uniformité.