BazTech - Yadda

1

Influence of modelling phase transformations with the use of LSTM network on the accuracy of computations of residual stresses for the hardening process

Wróbel Joanna, Kulawik Adam

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2023

|

Vol. 71, nr 4

art. no. e145681

EN

Replacing mathematical models with artificial intelligence tools can play an important role in numerical models. This paper analyses the modeling of the hardening process in terms of temperature, phase transformations in the solid state and stresses in the elastic-plastic range. Currently, the use of artificial intelligence tools is increasing, both to make greater generalizations and to reduce possible errors in the numerical simulation process. It is possible to replace the mathematical model of phase transformations in the solid state with an artificial neural network (ANN). Such a substitution requires an ANN network that converts time series (temperature curves) into shares of phase transformations with a small training error. With an insufficient training level of the network, significant differences in stress values will occur due to the existing couplings. Long-Short-Term Memory (LSTM) networks were chosen for the analysis. The paper compares the differences in stress levels with two coupled models using a macroscopic model based on CCT diagram analysis and using the Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov (JMAK) and Koistinen-Marburger (KM) equations, against the model memorized by the LSTM network. In addition, two levels of network training accuracy were also compared. Considering the results obtained from the model based on LSTM networks, it can be concluded that it is possible to effectively replace the classical model in modeling the phenomena of the heat treatment process.

2

Zużycie energii przy hartowaniu szkła: jak nie być wprowadzonym w błąd przez fałszywe dane

Färm R.

Świat Szkła

|

2018

|

R. 23, nr 2

45--47

3

The Effect of Alloying on Mechanical Properties of Advanced High Strength Steels

Kučerová L., Jirkova H., Mašek B.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 3

1189--1192

EN

Quenching and partitioning process with incorporated incremental deformation was optimized for six high strength steels with various contents of carbon (0.4-0.6%), manganese (0.6-1.2), silicon (2-2.6%) and chromium (0.8-1.3%). The optimization was gradually done for each steel with respect to the final microstructures and properties. The effect of cooling rate, quenching and partitioning temperature on microstructure development was further investigated. Interesting combinations of mechanical properties were obtained, with tensile strength in the region of 1600-2400 MPa and ductility of 6-20%.

PL

Przeprowadzono optymalizacje procesu hartowania i partycjonowania węgla (Quenching and Partitioning – Q&P) w połączeniu ze stopniowymi przyrostami odkształcenia dla sześciu wysokowytrzymałych stali o różnej zawartości węgla (0, 4-0, 6%) manganu (0, 6-1, 2%), krzemu (2-2, 6%) oraz chromu (0, 8-1, 3%). Optymalizacje prowadzono dla kazdej stali stopniowo pod katem końcowej mikrostruktury i właściwości. Następnie przeprowadzono badania wpływ szybkości chłodzenia oraz temperatury hartowania i partycjonowania na rozwój mikrostruktury. W rezultacie otrzymano interesujące kombinacje właściwości mechanicznych stali o wytrzymałości na rozciąganie w zakresie 1600-2400 MPa oraz ciągliwości w zakresie 6-20%.

4

Numerical model to predict microstructure of the heat treated of steel elements

Domański T., Bokota A.

Archives of Foundry Engineering

|

2011

|

Vol. 11, iss. 2 spec.

29--34

EN

In work the presented numerical models of tool steel hardening processes take into account thermal phenomena and phase transformations. Numerical algorithm of thermal phenomena was based on the Finite Elements Methods of the heat transfer equations. In the model of phase transformations, in simulations heating process continuous heating (CHT) was applied, whereas in cooling process continuous cooling (CCT) of the steel at issue. The phase fraction transformed (austenite) during heating and fractions during cooling of ferrite, pearlite or bainite are determined by Johnson-Mehl-Avrami formulas. The nescent fraction of martensite is determined by Koistinen and Marburger formula or modified Koistinen and Marburger formula. In the simulations of hardening was subject the fang lathe of cone (axisymmetrical object) made of tool steel.

PL

Prezentowany w pracy model numeryczny procesu hartowania stali narzędziowej uwzględnia zjawiska cieplne i przemiany fazowe w stanie stałym. Algorytm numeryczny zjawisk cieplnych oparto na rozwiązaniu metodą elementów skończonych, w sformułowaniu Galernika, równania przewodzenia ciepła. W modelu przemian fazowych korzysta się z wykresów ciągłego nagrzewania (CTPa), oraz z wykresów ciągłego chłodzenia (CTPc) rozważanej stali. Ułamek fazy przemienionej (austenit) oraz ułamki ferrytu, perlitu lub bainitu wyznacza się formułami Johnsona-Mehla i Avramiego. Ułamek powstającego martenzytu wyznacza się wzorem Koistinena i Marburgera lub zmodyfikowanym wzorem Koistinena i Marburgera.

5

Numerical analysis of stress fields generated by quenching process

Bokota A., Domański T., Sowa L.

Archives of Foundry Engineering

|

2011

|

Vol. 11, iss. 2 spec.

13--18

EN

In work the presented numerical models of tool steel hardening processes take into account mechanical phenomena generated by thermal phenomena and phase transformations. In the model of mechanical phenomena, apart from thermal, plastic and structural strain, also transformations plasticity was taken into account. The stress and strain fields are obtained using the solution of the Finite Elements Method of the equilibrium equation in rate form. The thermophysical constants occurring in constitutive relation depend on temperature and phase composite. For determination of plastic strain the Huber-Misses condition with isotropic strengthening was applied whereas for determination of transformation plasticity a modified Leblond model was used. In order to evaluate the quality and usefulness of the presented models a numerical analysis of stresses and strains associated hardening process of a fang lathe of cone shaped made of tool steel was carried out.

PL

W pracy przedstawiono model numeryczny procesu hartowania stali narzędziowej, w którym uwzględniono zjawiska mechaniczne generowane zjawiskami cieplnymi i przemianami fazowymi. W modelu zjawisk mechanicznych uwzględniono oprócz odkształceń termicznych, plastycznych i strukturalnych - również odkształcenia transformacyjne. Pola naprężeń i odkształceń uzyskuje się z rozwiązania metodą elementów skończonych równań równowagi w formie prędkościowej. Stałe termofizyczne występujące w związkach konstytutywnych uzależniono od temperatury i składu fazowego. Do wyznaczania odkształceń plastycznych wykorzystano warunek Hubera-Misesa ze wzmocnieniem izotropowym, natomiast do wyznaczania odkształceń transformacyjnych zastosowano zmodyfikowany model Leblonda. W celu oceny jakości i przydatności prezentowanego modelu dokonano analizy numerycznej pól temperatury, udziałów fazowych, naprężeń i odkształceń towarzyszących procesowi hartowania kła tokarki ze stali narzędziowej.

6

Wykorzystanie trójcewkowego wzbudnika cylindrycznego w procesie nagrzewania indukcyjnego kół zębatych

Niklewicz M., Smalcerz A.

Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Łódzka

|

2009

|

z. 118

179-186

PL

Celem niniejszego artykułu jest przedstawienie wyników analizy numerycznej nagrzewania indukcyjnego kół zębatych w procesie hartowania. Analiza dotyczyła układów ze wzbudnikami cylindrycznymi o różnych konfiguracjach (wzbudnik o jednej i trzech cewkach). Przeprowadzone badania obejmowały nagrzewanie jedno-częstotliwościowe i dwuczęstotliwościowe - sekwencyjne. Ponadto została przeprowadzona analiza wpływu parametrów procesu, tj. natężenia i częstotliwości prądu wzbudników na rozkład temperatury kół zębatych.

EN

The paper concerns induction heating numerical analysis in hardening process of gears. Various configurations of inductor including one- and three- coil inductor have been analyzed. Calculations have concerned two types of heating, with use of one- and two frequencies of inductor current (sequentially). Additionally analysis of basic process parameters on gear temperature distribution have been carried out and results are presented.

7

Zastosowanie atmosfery ochronnej eliminującej proces miedziownia międzyoperacyjnego w procesie hartowania kół zębatych nawęglanych konwencjonalnie

Malasiński A., Gawroński Z.

Inżynieria Materiałowa

|

2006

|

Vol. 27, nr 5

1121-1124

PL

Obecnie powszechnie stosowaną metodą ochrony powierzchni wsadu przed niekorzystnym wpływem atmosfery obróbczej (odwęglenie, nawęglenie, utlenienie, redukcja) w procesach obróbki cieplnej stali jest metoda pokrywania powierzchni części warstwą elektrolitycznej miedzi. Ze względów ekonomicznych, ekologicznych i jakościowych metoda ta stosowana jako ochrona w procesach hartowania stali uznawana jest obecnie za niekorzystną. Powszechnie wiadomo, że najskuteczniejszą ochronę wsadu podczas nagrzewania i wygrzewania (hartowanie, wyżarzanie i odpuszczanie)zapewniają nam regulowane (obojętne) atmosfery ochronne. Zakładając, że proces obróbki cieplnej (hartowania) prowadzimy w sposób w pełni kontrolowany możemy się spodziewać zamierzonych i powtarzalnych wyników tejże obróbki. Tym samym możemy zrezygnować z procesu miedziowania międzyoperacyjnego (cienkiego) przed hartowaniem.

EN

At present broadly applied method of protection of surface of batch in front of unfavourable of protective atmosphere they stood (decarburization, nawęglenie, oxidation, reduction) in processes of thermal processing method of covering of surface of part is layer of electrolytical copper. From economic regards, ecological and qualitative method this applied as protection in processes of hardening stood recognised it is behind unfavourable at present. It it was been known broadly , that effective protection of batch during warming and warming (hardening, annealing and absolving)assure us of regulated (indifferent) protective atmosphere. Founding, that we lead process of thermal processing of (hardening) controlled we can expect intentional into way in full moon and powtarzalnych results tejże of processing. We can myself this give up międzyoperacyjnego (thin) from process of miedziowania in front of hardening.

8

Ocena zdolności chłodzących różnych ośrodków hartowniczych ze względu na uzyskiwaną twardość węgloutwardzanych elementów

Gęstwa W., Przyłęcka M.

Inżynieria Materiałowa

|

2006

|

Vol. 27, nr 3

143-146

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań zdolności chłodzących wodnych roztworów polimerowych (na bazie poliglikoli oxyalkilenowych) oraz olejów mineralnych: OH70, Mar-Temp 890 i olejów roślinnych Soybean i Castor, które można wykorzystać w ramach procesów hartowania elementów naweglanych. Badania te przeprowadzono na stanowisku do badań zdolności chłodz ’ cych ośrodków z sondą Inconel 600 oraz układem chłodzącym Tensyego. W oparciu o uzyskane krzywe chłodzenia w układzie temperatura -czas oraz temperatura - szybkość chłodzenia wyznaczono wskaźniki opisujące intensywność chłodzenia ośrodka t.j. szybkość chłodzenia w temperaturze 700°C (V700) i współczynnik „Hardening Power” (HP). Z krzywych intensywności chłodzenia w układzie temperatura - szybkość chłodzenia odczytano szybkość chłodzenia w temperaturze 700 °C (V700) oraz dane do obliczena parametru HP. Następnie wykorzystując relacje pomiędzy szybkością chłodzenia w zależności od odległości od czoła próbki Jominy’ego [1] powiązano te krzywe z krzywymi hartowności dla badanej wegloutwardzanej stali. Otrzymane wyniki stanowiły podstawę do otrzymano teoretyczne krzywe w układzie twardość HRc - zawartość węgla dla trzech grup chłodziw hartowniczych. Otrzymane wyniki zostały potwierdzone doświadczalne. Uzyskano bardzo duża zgodność wyników teoretycznych z doświadczalnymi. Uzyskane wyniki wykazały na możliwość zastosowania polimerowych ośrodków chłodzących, jako zamiennika dla olejów mineralnych i roślinnych w procesach hartowania części naweglanych.

EN

The research results of cooling ability of water polymer solutions (on base polyglycol oxyalcylenowy) as well as mineral oils: OH70, Mar-Temp 890 and vegetable oils: Soybean and Castor, which it were been possible to use in frames of hardening processes of carburized elements have been presented in this work. These researches were moved on device to research of cooling centres ability with Inconel 600 probe as well as Tensi Agitation Device. In support about obtained cooling curves in arrangement temperature – time as well as temperature – cooling speed describing coefficients were marked cooling intensity of centre, such as: cooling speed in temperature 700°C (V700) and coefficient "Hardening Power”(HP). From intensity cooling curves in arrangement temperature – cooling speed was read the cooling speed in temperature 700 °C (V700) as well as data to calculated HP parameters. Then using reports among cooling speed in dependence from distance from forehead of sample Jominy [6], these curves were tied with hardenbility curves for research of hardened carburized steel. The obtained results made up basis to theoretical curves were received in arrangement HRc hardness – carbon content for three groups hardening mediums. The obtained results became confirmed experimental. The very large agreement of theoretical results was obtained from experimental. The obtained results showed onto possibility of alternated applying of polymer cooling centres and mineral as well as vegetable oils in hardening processes of carburized parts.