Three Dimensional Analysis of Asymmetric Rolling with Flat and Inclined Entry

• Autorzy: Wroński S. , Wierzbanowski K. , Wroński M. , Bacroix B.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amm-2014-0097

Warianty tytułu

PL

Trójwymiarowa analiza walcowania asymetrycznego z płaskim oraz ukośnym wejściem materiału

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The results of three-dimensional simulation of asymmetric rolling, using Finite Elements Method, are presented. The example case of low carbon steel is considered. The rolling asymmetry, considered in the present work, results from different angular velocities of two identical working rolls. The effects of asymmetry on stress and strain distributions, material bending and variations of normal force and torque exerted by rolls are calculated and discussed. A special emphasis is done on the influence of inclined entry of a rolled material, which can appear in sequential rolling. Such the entry can partly compensate the material bending during. The results of the present simulations show that optimum parameters can be found in order to minimize the effect of sheet curvature and to reduce the applied torque and normal rolling force. The predicted internal stress distributions were applied next in the crystallographic deformation model; the predicted textures of symmetric and asymmetric rolling are in good agreement with experimental results.

PL

W pracy przedstawiono wyniki trójwymiarowej symulacji walcowania asymetrycznego, używając Metody Elementów Skończonych. Rozważono walcowanie stali niskowęglowej. Asymetria walcowania, rozważana w niniejszej pracy, wynika z różnych prędkości kitowych dwóch identycznych walców. Przedyskutowano wpływ asymetrii walcowania na rozkłady naprężeń i odkształceń, wygięcie materiału oraz modyfikację siły i momentu obrotowego wywieranego przez walce. Szczególną uwagę zwrócono na możliwość ukośnego wprowadzania materiału, które może występować w walcowaniu sekwencyjnym. Takie wprowadzanie materiału może częściowo zrekompensować jego wygięcie. Wyniki niniejszych obliczeń wskazują, że można znaleźć optymalne parametry w celu redukcji do minimum wygięcia blach i zmniejszenia siły i momentu sił wywieranych przez walce. Wyliczone rozkłady naprężeń wewnętrznych zastosowano następnie w krystalograficznym modelu deformacji; przewidywane tekstury walcowania symetrycznego i asymetrycznego pozostają w dobrej zgodności z danymi doświadczalnymi.

Słowa kluczowe

EN

asymmetric rolling; inclined entry; deformation model; finite element method; texture; residual stress; internal stress

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 59, iss. 2
• Strony: 585--591
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys.

Twórcy

autor

Wroński S.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Physics and Applied Computer Science, Al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Wierzbanowski K.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Physics and Applied Computer Science, Al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Wroński M.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Physics and Applied Computer Science, Al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Bacroix B.

• LSPM-CNRS, Université Paris 13, 99, Av. J. B. Clement, 93 430 Villetaneuse, France

Bibliografia

• [1] H. Gao, S. C. Ramalingam, G. C. Barber, G. Chen, Analysis of asymmetrical cold rolling with varying coefficients of friction, J. Mater. Process. Technol. 124, 178-182 (2002).
• [2] H. Jin, D. J. Lloyd, Evolution of texture in AA6111 aluminum alloy after asymmetric rolling with various velocity ratios between top and bottom rolls. Mat. Sci. Eng. A. 465, 267-273 (2007).
• [3] S. H. Lee, D. N. Lee, Analysis of deformation textures of asymmetrically rolled steel sheets, Int. J. Mech. Sci. 43, 1997-2015 (2001).
• [4] S. Wronski, B. Ghilianu, T. Chauveau, B. Bacroix, Analysis of textures heterogeneity in cold and warm asymmetrically rolled aluminium, Mater. Character. 62, 22-34 (2011).
• [5] K. Wierzbanowski, S. Wronski, A. Baczmański, M. Wróbel, C.Braham, M. Fitzpatrick, A. Lodini, Residual Stresses Induced by Cross-Rolling, Mat. Sci. Forum 524-525, 63-68 (2006).
• [6] S. Wronski, M. Wrobel, A. Baczmanski, K. Wierzbanowski, Effects of cross-rolling on residual stress, texture and plastic anisotropy in f.c.c. and b.c.c. metals, Mater. Character. 77, 116-126 (2013).
• [7] H. D. Hibbitt, B. I. Karlson, D. Sorensen, ABAQUS Example Problems Manual. Rolling of Thick Plates (1.3.6), pp. 485-502, 2004.
• [8] M. Pietrzyk, J. G. Lenard, Thermal-Mechanical Modelling of the Flat Rolling Process, Springer, Berlin, Germany, 1991.
• [9] H. D. Hibbitt, B. I. Karlson, D. Sorensen, ABAQUS Analysis User’s Manual version 6.7, 2007.
• [10] J. S. Lu, O. K. Harrer, W. Schwenzfeier, F. D. Fischer, Analysis of the bending of the rolling material in asymmetrical sheet rolling, Int. J. Mech. Sci. 42, 49-61 (2000).
• [11] S. A. A. Akbari Mousavi, S. M. Ebrahimi, R. Madoliat, Three dimensional numerical analyses of asymmetric rolling, J. Mater. Process. Technol. 187-188, 725-729 (2007).
• [12] A. Baczmanski, K. Wierzbanowski, C. Braham, A. Lodini, Internal Stresses in two Phase Polycrystalline Materials, Archives of Metallurgy 44, 39-50 (1999).
• [13] A. Baczmanski, P. Lipinski, A. Tidu, K. Wierzbanowski, B. Pathiraj, Quantitative estimation of incompatibility stresses and elastic energy stored in ferritic steel, J. Appl. Cryst. 41, 854-867 (2008).
• [14] K. Wierzbanowski, J. Tarasiuk, B. Bacroix, A. Miroux, O. Castelnau, Deformation Characteristics Important for Nucleation Process. Case of Low-Carbon Steels, Archives of Metallurgy 44, 183-201 (1999).
• [15] K. Wierzbanowsk i, A. Baczmanski, P. Lipinski, A. Lodini, Elasto-plastic models of polycrystalline material deformation and their applications, Arch. Metall. Mater. 52, 77-86 (2007).
• [16] H. J. Bunge, Texture Analysis in Materials Science, Butterworths, London, 1982.
• [17] S. Wroński, K. Wierzbanowski, B. Bacroix, M. Wróbel, E. Rauch, F. Montheillet, M. Wronski, Texture heterogeneity of asymmetrically rolled low carbon steel, Arch. Metall. Mater. 54, 89-102 (2009).
• [18] S. Wroński, K. Wierzbanowski, B. Bacroix, M. Wróbel, T. Chauveau, M. Wronski, Crystallographic Textures Variation in Asymmetrically Rolled Steel, Mater. Sci. Forum 638-642, 2811-2816 (2010).
• [19] J. Tarasiuk, K. Wierzbanowski, A. Baczmański, Application of the Method for Non-Destructive Evaluation of Texture Heterogeneity, Mater. Sci. Forum 157-162, 213-220 (1994).
• [20] J. Tarasiuk, K. Wierzbanowski, A. Baczmanski, New Algorithm of Direct Method of Texture Analysis, Cryst. Res. Technol. 33, 101-118 (1998).
• [21] S. Wroński, K. Wierzbanowski, A. Baczmański, A. Lodini, Ch. Braham, W. Seiler, X-ray grazing incidence technique - corrections in residual stress measurement - Areview, Powder Diffraction Suppl. 24, S1-S15 (2009).
• [22] A. Baczmański, K. Wierzbanowsk i, J. Tarasiuk, M. Ceretti, A. Lodini, Anisotropy of Micro-Stresses Measured by Diffraction, Revue de Metallurgie 94, 1467-1474 (1997).