Numerical simulation of hot closed die forging of a low carbon steel coupled with microstructure evolution

O forjamento a quente em matriz fechada é um dos principais processos de fabricação de peças metálicas utilizadas na sustentação e fixação de cabos condutores em linhas de transmissão de energia elétrica. Neste processo de conformação, a qualidade microestrutural dos produtos, na maioria dos casos, é dependente do controle de vários parâmetros durante o processamento tais como geometria das matrizes e material de partida, número de estágios de deformação, sequência operacional, temperatura, deformação aplicada, taxa de deformação, entre outros. Dessa forma, este trabalho teve como proposta analisar os parâmetros de processo como temperatura, deformação e taxa de deformação bem como a evolução microestrutural durante o forjamento em matriz fechada de um aço baixo carbono comercial através do uso de um software comercial de análises de processos de conformação baseado no método dos elementos finitos. Para isso, foi realizada a simulação numérica do processo completo de forjamento a quente do produto gancho bola, de forma a reproduzir o processamento industrial. Os resultados mostraram que a simulação numérica foi capaz de fornecer dados para avaliar os parâmetros observados, pois os resultados obtidos foram coerentes com os resultados encontrados no processo real e houve boa concordância quando comparado o tamanho de grão simulado e medido por microscopia ótica.Hot closed die forging is the most used process to produce metal parts used in supporting and fixing cable conductors in transmission lines of electric power. In this forming process, the microstructural quality of the products, in most cases, is dependent on the control of several parameters during processing such as the geometry of dies and the starting material, the number of stages of deformation, operational sequence, temperature, strain, strain rate, and others. Thus, this work aimed to analyze the process parameters such as temperature, strain and strain rate as well as the microstructural evolution during the hot closed die forging of a low carbon steel through the use of commercial software for analysis of forming processes based on finite element method. The numerical simulation of the complete process of hot forging of product ball hook was conducted, in order to reproduce the real industrial process. The results showed that the simulation was efficient to describe parameters evaluations, since the results obtained were consistent with those found in the real process and there was good agreement when comparing simulated average grain size and measured by optical microscopy