Rheological model of Cu based alloys accounting for the preheating prior to deformation

• Autorzy: Szeliga D. , Pietrzyk M. , Kuziak R. , Pidvysotskyy V.

Warianty tytułu

PL

Model reologiczny stopu miedzi uwzględniający schemat nagrzewania wstępnego przed odkształcaniem

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Development of the rheological model of copper based alloys, accounting for the state of the solid solution prior to deformation, is the objective of the paper. Two alloys are considered, Cu-1%Cr and Cu-0.7%Cr-1%Si-2%Ni. Plastometric tests were performed at various temperatures and various strain rates. Different preheating conditions before the tests were applied aimed at investigation of the effect of the initial microstructure on the flow stress. Three different rheological models for the investigated alloys were developed using inverse analysis of the tests results. Accuracy of the inverse analysis for various models was compared and the best model was selected. This model allowed comparison of the flow stress for various preheating schedules at different temperatures and strain rates, including also those which were not applied in the plastometric tests. Developed models were implemented into the finite element code FORGE based on the Norton-Hoff visco-plastic flow rule and simulations of forging of the alloys were performed.

PL

Celem pracy było opracowanie modelu reologicznego dla stopów miedzi uwzględniającego stan początkowy materiału przed odkształcaniem. W ramach pracy dokonano analizy dwóch stopów: Cu-1%Cr i Cu-0.7%Cr-1%Si-2%Ni, dla których wykonano próby plastometryczne w szerokim zakresie temperatur i prędkości odkształcania. Wpływ początkowej mikrostruktury materiału na wartość naprężenia uplastyczniającego badano na podstawie różnych schematów nagrzewania zastosowanych przed odkształcaniem. Wybrano trzy równania opisujące naprężenie uplastyczniające dla stopów miedzi oraz przeprowadzono obliczenia metodą odwrotną dla identyfikacji parametrów tych równań. Ostatecznie wybrano model, dla którego zaobserwowano najmniejszy błąd pomiędzy danymi doświadczalnymi a obliczonymi na podstawie równania. Przyjęty model pozwolił na ocenę zachowania się materiału przy zastosowaniu różnych schematów nagrzewania i poddanym odkształcaniu w szerokim zakresie temperatur i prędkości odkształcania, uwzględniając również te warunki, które nie były stosowane w próbach plastometrycznych. Opracowany model został zaimplementowany w programie elementów skończonych FORGE i wykonano symulacje procesu.

Słowa kluczowe

EN

copper based alloys; plastometric tests; rheological model; identification; inverse analysis; finite element modelling

PL

stopy; próba plastometryczna; odkształcanie; model reologiczny

• Wydawca: Springer ; Wrocław University of Science and Technology
• Czasopismo: Archives of Civil and Mechanical Engineering
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 11, no 2
• Strony: 451--467
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Szeliga D.

autor

Pietrzyk M.

autor

Kuziak R.

autor

Pidvysotskyy V.

• Akademia Gorniczo-Hutnicza, Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] Archard J.F.: Contact and rubbing of flat surfaces, J. Appl. Phys., Vol. 24, 1953, pp. 981-988.
• [2] Blaz L., Korbel A., Bochniak W., Rdzawski Z.: Dynamic precipitation in copper alloys, Proc. 7th JIM Int. Symp., eds., Hosoi H., Yoshinaga H., Oikawa H., Maruyama K., Nagoya, 1993, pp. 286-294.
• [3] Chenot J.-L., Bellet M.: The viscoplastic approach for the finite-element modelling of metal forming processes, Numerical modelling of material deformation processes, eds. P. Hartley, I. Pillinger, C.E.N. Sturges, Springer-Verlag, London, Berlin, 1992, pp. 179-224.
• [4] Davenport S.B., Silk N.J., Sparks C.N., Sellars C.M.: Development of constitutive equations for the modelling of hot rolling, Materials Science and Technology, Vol. 16, 1999, pp. 1-8.
• [5] Dybiec H., Rdzawski Z., Richert M.: Flow stress and structure of age-hardened Cu-0.4%Cr alloy after large deformation, Materials Science and Engineering, Vol. A108, 1989, pp. 97-104.
• [6] Fernee H., Nairn J., Atrens A.: Precipitation hardening of Cu-Fe-Cr alloys. Part I. Mechanical and electrical properties, Journal of Materials Science, Vol. 36, 2001, pp. 2711-2719.
• [7] Gavrus A., Massoni E., Chenot J.-L.: An inverse analysis using a finite element model for identification of rheological parameters, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 60, 1996, pp. 447-454.
• [8] Gavrus A., Massoni E., Chenot J.-L.: Constitutive parameter identification using a komputer aided rheology, Proc. NUMIFORM '95, eds, S.-F. Shen, P.R. Dawson, A. Balkema, Ithaca, 1995, pp. 563-568.
• [9] Gelin J.C., Ghouati O.: Inverse identification methods for material parameters estimation in large plastic deformations, Proc. COMPLAS 4, eds, D.R.J. Owen, E. Onate, E. Hinton, Pineridge Press, Barcelona, 1995, pp. 767-778.
• [10] Groza J.: Heat-resistant dispersion-strengthened copper alloys, Journal of Materials Engineering and Performance, Vol. 1, 1992, pp. 113-121.
• [11] Hadasik E., Kuziak R., Kawalla R., Adamczyk M., Pietrzyk M.: Rheological model for simulation of hot rolling of new generation steel strips for automotive industry, Steel research international, Vol. 77, 2006, pp. 927-933.
• [12] Hansel A., Spittel T.: Kraft- und Arbeitsbedarf Bildsamer Formgebungs-verfahren, VEB Deutscher Verlag fur Grundstoffindustrie, Leipzig, 1979.
• [13] Hoff N.J.: Approximate analysis of structures in the presence of moderately large steps deformation, Quart., Appl. Mech., Vol. 2, 1954, p. 49.
• [14] Kumar S., Singh T.P.: A comparative study of the performance of different EDM electrode materials in two dielectric media, IE(I) Journal-PR, Vol. 87, 2007, pp. 3-8.
• [15] Kuziak R., Pidvysots'kyy V., Drozdowski K.: Validation of the thermo-mechanicalmicrostructural model of hot forging process, Computer Methods in Materials Science, Vol. 9, 2009, pp. 424-434.
• [16] Kuziak R., Pidvysotskyy V., Pietrzyk M.: Selection of the best thermomechanical processing parameters during manufacturing of forgings made of the CuCr alloys, Komputer Methods in Materials Science, Vol. 10, 2010, pp. 181-189.
• [17] Norton F.H.: Creep of steel at high temperature, McGraw Hill, New York, 1929.
• [18] Pidvysotskyy V., Kuziak R., Pietrzyk M.: Modelling of production chain based on forming of copper-chromium alloy, Steel Research Int., Vol. 79, No. 2, 2008, Spec. Edit. Metal Forming Conf., pp. 826-833.
• [19] Pietrzyk M.: Journal of Materials Processing Technology, Vol. 125-126, 2002, pp. 53-62.
• [20] Pietrzyk M., Kuziak R., Pidvysotskyy V., Nowak J., Węglarczyk S., Drozdowski K.: Computer aided technology design for forging of CuCr alloys, Metalurgia 2010, eds. K. Swiatkowski et al., Kraków, 2010, pp. 147-169.
• [21] Pietrzyk M., Madej Ł., Kuziak R.: Optimal design of manufacturing chain based on forging for copper alloys, with product properties being the objective function, Annals of the CIRP, Vol. 55, 2010, pp. 319-322.
• [22] Stobrawa J., Rdzawski Z., Głuchowski W., Malec W.: Ultrafine grained strips of precipitation hardened copper alloys, Archives of Metallurgy and Materials, Vol. 56, 2011, pp. 171-179.
• [23] Szeliga D., Gawąd J., Pietrzyk M.: Inverse analysis for identification of rheological and friction models in metal forming, Computer Methods in Applied Mechanical Engineering, Vol. 195, 2006, pp. 6778-6798.