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Integration of a property simulation tool for virtual design and manufacturing of forged disks for aero engine applications

Description du projet

Libérer le potentiel du disque de moteur grâce à une modélisation précise de la limite d’élasticité

L’utilisation du plein potentiel des disques de moteur forgés est limitée par la variation de la limite d’élasticité dans la direction circonférentielle. Les recherches ont montré que ces variations sont causées par certaines conditions du processus: principalement pendant la conversion des billettes et la dernière opération de forgeage à matrice fermée. Cette situation oblige les concepteurs de moteurs à faire preuve de conservatisme afin de garantir la sécurité, ce qui aboutit à des moteurs moins efficaces. Dans ce contexte, le projet PROSIT, financé par l’UE, entend améliorer l’approche complète de l’ingénierie informatique intégrée des matériaux (ICME pour «integrated computational material engineering») et permettre de prendre en compte l’impact de l’inhomogénéité de la fabrication des billettes et de l’effet de soufflage direct lors du pressage final sur la limite d’élasticité. Il en résultera un disque moteur à la fois plus léger et plus sûr, ce qui réduira la consommation de carburant ainsi que les émissions de CO2.

Objectif

In order to overcome current shortcomings of the state-of-the-art simulation chain, this project will make improvements on microstructural modelling (integration of non-uniform microstructures), billet modelling (evaluation of billet inhomogeneity introduced during feedstock processing) and modelling of materials properties (yield strength variations in circumferential direction, influence of non-uniform grain structures) available to the customer. On the one hand, this means a further development of already demonstrated capabilities of Böhler Schmiedetechnik GmbH & Co KG (BSTG) to simulate microstructural and mechanical properties for increasing prediction fidelity. On the other hand, this is of special importance for efficiency of future engines (i.e. lower fuel consumption, reduction of CO2 emission, etc.), as a fully integrated simulation chain allows for an optimization of forged engine disks in respect of weight and safety.
Yield strength variations in circumferential direction were observed in an earlier research project. It was assumed, that this behavior is caused by variations in the billet and certain process conditions during the last forging operation. Aiming to the topic of this proposal, these additional impacts should be analyzed (for metallurgical understanding) and included in an existing mechanical properties simulation tool (for quantitative prediction). The influence of inhomogeneous breakdown and converting of the billet will be elaborated together with the billet supplier Böhler Edelstahl GmbH & Co KG (BEG). This close collaboration is essential to enable a fully integrated simulation chain. After establishing a grain class model to predict duplex grain structures, the effect of duplex grain size on yield strength and fatigue properties will be studied. Finally, a validation has to be done on forged turbine disks to show the effectiveness and capabilities of the further developed mechanical properties simulation tool.

Coordinateur

VOESTALPINE BOHLER AEROSPACE GMBH & CO KG
Contribution nette de l'UE
€ 387 375,00
Adresse
MARIAZELLER STRASSE 25
8605 KAPFENBERG
Autriche

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Région
Südösterreich Steiermark Östliche Obersteiermark
Type d’activité
Private for-profit entities (excluding Higher or Secondary Education Establishments)
Liens
Coût total
€ 387 375,00

Participants (1)