Benchmark of a forging process with a hammer: comparison between fem simulation results and real part shapes using 3D digitising scanner

Benchmark d’une gamme de forgeage par matériau pilon. Comparaison entre pièces réelles numérisées en 3D et pièces virtuelles modélisées par MEF

¹ University of Technology of Troyes, ICD/LASMIS, UMR STMR 6279, 12 rue Marie Curie, BP 2060, 10010 Troyes, France
² Estamfor, Design and Process, 32 rue de l’Espérance, BP 27, 08800 Les Hautes Rivières, France

^a Corresponding author: carl.labergere@utt.fr

Received: 3 May 2011
Accepted: 23 May 2011

Abstract

As 3D scanners and numerical simulation are now mature, we have made a benchmark by comparing simulation results with real forged parts. We did consider the complete forging process of a cylindrical part using hammer from the billet to the final part. This process has been simulated using a thermo-elasto-viscoplastic constitutive equation including the ductile damage with the implemented with the help of VUMAT subroutine provided by ABAQUS software. Before and after each step, the forged part is scanned and compared with the result of the FEM simulation in order to tune some of the process numerical simulation parameters.

Résumé

La numérisation par scanner 3D et la simulation numérique des procédés sont actuellement des outils robustes en progrès croissant. Nous proposons dans cet article un benchmark de forgeage d’une pièce cylindrique par marteau pilon avec une gamme complète (écrasement+estampage). Pour chaque frappe, nous avons numérisé le lopin déformé avec un bras Romer équipé d’une tête laser. Parallèlement, les opérations de la gamme ont été simulées avec un modèle de comportement thermo-élasto-viscoplastique endommageable intégré dans le logiciel ABAQUS avec remaillage adaptatif. Les nuages de points 3D obtenus ont été ensuite comparés aux formes des différents lopins obtenues par la simulation numérique afin d’ajuster certains paramètres de la simulation du procédé.