Metodyka wyznaczania charakterystyk plastyczności w próbie skręcania na gorąco

• Autorzy: Hadasik E.

Warianty tytułu

EN

Methodology for determination of the materials' technological plasticity characteristics by hot torsion test

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Podstawą analizy i projektowania procesów przeróbki plastycznej na gorąco są charakterystyki plastyczności zawierające naprężenie uplastyczniające i odkształcenie graniczne wyznaczone na podstawie wyników plastometrycznych prób ściskania lub skręcania na gorąco. Poprawność wyznaczania charakterystyk plastyczności zależy od przyjętej metody badań, nowoczesności stanowiska badawczego oraz zastosowanej metodyki przy prowadzeniu prób, jak i przy opracowaniu wyników badań. Brak unormowania w tym zakresie powoduje rozbieżności uzyskiwanych wyników w różnych ośrodkach badawczych. Wśród czynników decydujących o rozbieżności można wymienić rolę efektu cieplnego gradientu temperatury na przekroju, nierównomierności odkształceń, sposób pobierania próbki oraz stosowanych sposobów przy przekształcaniu rejestrowanych wielkości na zależność naprężenia uplastyczniającego od odkształcenia. W rozprawie zaprezentowano własne doświadczenia związane z budową stanowiska badawczego oraz rozwojem metodyki zmierzające do opracowania procedury wyznaczania charakterystyk plastyczności na podstawie wyników próby skręcania na gorąco. Przedstawiono prace związane z modernizacją plastometru skrętnego, a w szczególności dotyczące nagrzewania próbek plastometrycznych, doboru kształtu i wymiarów wzbudnika do nagrzewania indukcyjnego oraz zastosowania komputerowego systemu sterowania, rejestracji i przetwarzania wyników. Omówiono sposoby przekształcania sygnałów pomiarowych przy zastosowaniu programów Matlab i Exel. W zakresie metodyki badań omówiono wpływ parametrów nagrzewania, sposobu pobrania i wyjściowej struktury próbek, ich kształtu i wymiarów na wyniki badań plastometrycznych. Wskazano na konieczność korekty krzywych skręcania z uwagi na efekt przyrostu temperatury podczas skręcania oraz nierównomierności odkształceń na długości skręcanej próbki. Przedstawiono funkcje matematyczne ujmujące zależność naprężenia uplastyczniającego i odkształcenia granicznego od warunków odkształcania oraz sposoby i zależności służące do wyznaczania krzywych płynięcia w próbie skręcania na gorąco. Na wielu przykładach wykazano zróżnicowanie wyznaczonych krzywych płynięcia w zależności od przyjętego sposobu przekształcania krzywych momentu skręcającego w funkcji liczby skręceń na zależność naprężenia uplastyczniającego od odkształcenia. Podano procedurę wyznaczania zależności naprężenia uplastyczniającego od odkształcenia na podstawie wykonanych prób skręcania na gorąco. Procedura ta uwzględnia przygotowanie próbek do badań plastometrycznych, nagrzewanie próbek, opracowanie wyniku prób skręcania oraz sposób pobrania próbki do oceny struktury. Przy opracowaniu wyników badań uwzględniono obróbkę sygnałów pomiarowych polegającą na ich filtracji, przerzedzaniu oraz wygładzaniu, korektę momentu skręcającego ze względu na zróżnicowanie prędkości skręcania i temperatury oraz korektę odkształcenia ze względu na nierównomierny rozkład odkształceń na długości próbki. Wykazano zróżnicowanie struktury na przekroju próbki wynikające ze zróżnicowania odkształcenia oraz wskazano na konieczność określenia obszaru reprezentatywnego do oceny struktury materiału.

EN

Analysis and designing of hot forming processes is based on characteristics of technological plasticity, including flow stress and plasticity limit determined from results obtained by torsion and compression plastometric tests. Correctness of determination of the plasticity characteristics depends on applied methodology testing, as well as at elaboration of test results. Lack of universal rules in this field yields divergence of results obtained in different research centers. Among the factors influencing this divergence could be mentioned the thermal effect of temperature gradient over the samples cross-section, inhomogeneity of strain, method of sampling and the applied methods at transformation of registered data onto the stress-strain curves. In this paper there are presented own experiments connected with design of test center as well as development of methodology of determining the technological plasticity characteristics based on results of hot torsion test. The works related with modernization of the torsion plastometer are presented, in particular concerning the heating of plastometric samples, selection of shape and dimensions of heating inductor and application of computer system for the plastometer control and data acquisition and processing. The methods of transformation of the data measured signals with utilization of Matlab and Excel software are discussed. In the scope of research methodology there is discussed the influence of heating parameters, method of sampling, initial structure of samples and their shape and dimensions upon results of plastometric tests. There is indicated necessity of the torsion curves correction due to the effect of temperature increase during torsion and inhomogeneity of strain along the twisted sample. The mathematical functions describing the flow stress and plasticity limit on the deformation conditions are presented, as well as methods and relationships used for determination of the flow curves at hot torsion. On a number of examples there is demonstrated a diversification of defined flow curves depending on adopted method of transformation of the torque - number of twists curve onto the stress - strain curve. There is given a procedure for determination of relationship between the flow stress and strain based on the performed hot torsion tests. This procedure is assuming preparation of samples for plastometric tests, heating of samples, elaboration of torsion test results and method of their sampling for the structure evaluation. Elaborating the test results there was taken into account processing of registered data, comprising their filtration, thinning out and smoothing, correction of torque accounting the diversification of twist rate and temperature, as well as correction of strain due to inhomogeneous strain distribution along the sample. Diversity of structure over the sample cross-section resulted was revealed from that inhomogeneity of strain and indicated the necessity of determining the area being representative for estimation of material structure.

Słowa kluczowe

PL

charakterystyka plastyczności; skręcanie na gorąco; plastometr skrętny; stal austenityczna

EN

plasticy characteristic; hot torsion; torsion plastometer; austenitic steel

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe. Hutnictwo / Politechnika Śląska
• Rocznik: 2002
• Tom: z. 63
• Strony: 6--124
• Opis fizyczny: Bibliogr. 170 poz.

Twórcy

autor

Hadasik E.

• Katedra Modelowania Procesów i Inżynierii Medycznej Politechniki Śląskiej, 40-019 Katowice, ul. Krasińskiego 8, tel. [phone],