Wieloskalowy model procesu walcowania na gorąco z uwzględnieniem dynamicznej rekrystalizacji

• Autorzy: Gawąd J. , Madej W. , Kuziak R. , Pietrzyk M.

Warianty tytułu

EN

Multiscale model of dynamic recrystallization in hot rolling

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono zastosowanie wieloskalowej metody CAFE w symulacji procesu walcowania na gorąco. Metoda CAFE jest połączeniem Metody Elementów Skończonych (ang. FE) i Automatów Komórkowych (ang. CA). Opierając się na metodzie Automatów Komórkowych skonstruowano model 2D zjawiska dynamicznej rekrystalizacji, opisujący zachowanie materiału w skali mikro. Za pomocą podejścia typu RVE model ten włączono do kodu MES, rozwiązującego problem mechaniczny i transportu ciepła na siatce Eulera. Na podstawie rozwiązania MES wyznaczono linie płynięcia materiału, wzdłuż których wyliczono odkształcenie, prędkość odkształcenia i temperaturę w kolejnych chwilach czasowych. Dla każdej linii płynięcia przeprowadzono oddzielne obliczenia za pomocą modelu w skali mikro. Zademonstrowano ulepszenia w interpretacji wyników otrzymanych z metody CA. Dla wybranych warunków walcowania na gorąco stali węglowo-manganowej przeprowadzono obliczenia CAFE oraz wykonano doświadczenie na walcarce laboratoryjnej. Porównano wielkości ziarna uzyskane w wyniku modelowania numerycznego i doświadczenia, uzyskując zadowalającą zgodność.

EN

An application of a multi-scale CAFE approach to hot rolling process is described in the paper. CAFE method couples cellular automata (CA) and finite element (FE) methods. The CA micro-scale model of dynamic recrystallization (DRX) was introduced into the thermal-mechanical FE code using RVE methodology. Presented CAFE model simulates the rolling process using steady state Eulerian approach and provides a prediction of thermomechanical parameters and microstructure development. Several CA spaces were created at the cross section of the sample and their state was calculated using changes of the external variables along the flow lines. Current local values of temperature, strain, strain rate and stress were calculated by the macro-scale FE model and then passed to micro-scale CA simulations. Improvements in analysing of average grain size in CA simulation were introduced. The CAFE calculations were performed for hot rolling of the carbon-manganese steel. Experiments were carried out on the laboratory two-high rolling mill for corresponding process conditions. The resulting grain sizes after the process were compared with the experimental data, achieving a satisfactory agreement.

Słowa kluczowe

PL

modelowanie wieloskalowe; automat komórkowy; rekrystalizacja dynamiczna

EN

multiscale modelling; cellular automata; dynamic recrystallization

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Hutnik, Wiadomości Hutnicze
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 75, nr 12
• Strony: 702--706
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys.

Twórcy

autor

Gawąd J.

autor

Madej W.

autor

Kuziak R.

autor

Pietrzyk M.

• Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej Akademia Górniczo-Hutnicza; al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków,

Bibliografia

• 1. Peczak P.: A Monte Carlo study of influence of deformation temperature on dynamic recrystallization, Acta Metall. Mater., tom 43, 1995, s. 1279
• 2. Ding R., Guo Z. X.: Microstructural modelling of dynamic recrystallisation using an extended cellular automaton approach, Comp. Mat. Sci., tom 23, 2002, s. 209
• 3. Ding R., Guo Z. X.: Coupled quantitative simulation of microstructural evolution and plastic flow during dynamic recrystallization, Acta Mater., tom 49, 2001, s. 3163
• 4. Qian M., Guo Z. X.: Cellular automata simulation of microstructural evolution during dynamic recrystallization of an HY-100 steel, Mat. Sci. Eng. A, tom 365, 2004, 180
• 5. Kugler G., Turk R.: Modelling the dynamic recrystallization under multi-stage hot deformation, Acta Mater., tom 52, 2004, s. 4659
• 6. Svyetlichnyy D. S., Matachowski J. L.: Three-dimensional cellular automata for simulation of microstructure evolution during recrystallization, Mat. Konf. NUMIFORM ‘07, eds. J. M. A. César de Sá, Abel D. Santos, Porto, Portugal, 2007, s. 1357
• 7. Xiao N., Zheng Ch., Li D., Li Y.: A simulation of dynamic recrystallization by coupling a cellular automaton method with a topology deformation technique, Comp. Mat. Sci., tom 41, 2008, s. 366
• 8. Suwa Y., Saito Y., Onodera H.: Phase field simulation of stored energy driven interface migration at a recrystallization front, Mat. Sci. Eng. A, tom 457, 2007, s. 132
• 9. Das S., Palmiere E. J., Howard I. C.: Modelling recrystalization during thermomechanical processing using CAFE, Mat. Sci. Forum., tom 467-470, 2004, s. 623
• 10. Gawąd J., Pietrzyk M.: Application of CAFE coupled model to description of microstructure development during dynamic recrystallization, Arch. Metall. Mater., tom 52, 2007, s. 257
• 11. Gawąd J., Niżnik B., Kuziak R., Pietrzyk M.: Validation of multi-scale model describing microstructure evolution in steels, Steel Res. Int., tom 79, 2008, s. 69
• 12. Gawąd J.: Modelowanie wieloskalowe metodą automatów komórkowych własności materiałów odkształcanych plastycznie, praca doktorska, Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków, 2007
• 13. Gawąd J., Madej W., Kuziak R., Pietrzyk M.: Multiscale model of dynamic recrystallization in hot rolling, Int. J. Mater. Form. Suppl., 2008, dostępne w Internecie: http://dx.doi. org/10.1007/s12289-008-0042-z
• 14. Pietrzyk M.: Finite Element Simulation of Large Plastic Deformation, J. Mat. Proc. Techn., tom 106, 2000, s. 223
• 15. Mecking H., Kocks U. F.: Kinetics of Flow and Strain- Hardening, Acta Metall., tom 29, 1981, s. 1865
• 16. Roberts W., Ahlblom B.: A nucleation criterion for dynamic recrystallization during hot working, Acta. Metall., tom 26, 1978, s. 801
• 17. Humphreys F. J., Hatherly M.: Recrystallization and related annealing phenomena, Pergamon Press Inc, Oxford 1996
• 18. Humphreys F. J.: A unified theory of recovery, recrystallization and grain growth, based on the stability and growth of cellular microstructures I. The basic model, Acta Mater., tom 45, 1997, s. 4231