Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Modelling the effect of phase transformations on cooling rate during quenching in nuclear forgings using effective heat capacity

Howson M. P., Wynne B. P., Davies P. S., Talamantes-Silva J.

Computer Methods in Materials Science

|

2017

|

Vol. 17, No. 3

137--144

EN

A modelling methodology based on experimental heat capacity measurements has been used to predict the effects of latent heat formation on cooling rates in a thick sectioned nuclear forging during quenching. Differential scanning calorimetry was used to measure specific heat capacity as a function of temperature (100 - 1000°C) and cooling rate (5 - 70°C/min) that also incorporates the heat energy release during transformations, which is termed the effective specific heat. A user defined routine then incorporated this data into a finite element model of a full scale heat treatment trial forging that had section thicknesses of 200 and 330mm approximately. Excellent agreement with thermocouple data, taken from key test locations, was obtained, particularly at 0.25 and 0.5 thickness. However, some deviations from thermocouple data were seen that has been attributed to the model assumptions, particularly the method used to represent boundary conditions.

PL

Metodologię modelowania z wykorzystaniem efektywnej pojemności cieplnej wykorzystano do przewidywania wpływu ciepli przemiany na prędkość chłodzenia w masywnych częściach hartowanej odkuwki dla przemysłu jądrowego. Różnicowa kalorymetria tria skaningowa została zastosowana do pomiaru ciepła właściwe go w funkcji temperatury (100 - 1000°C) i prędkości chłodzeni; (5 and 70°C/min) z uwzględnieniem ciepła uwalnianego w czasie przemiany. Wyznaczone w taki sposób ciepło właściwe nazywane jest efektywnym. Uzyskane dane zaimplementowano poprze procedurę użytkownika do programu metody elementów skończonych modelującego w pełnej skali obróbkę cieplną odkuwki posiadającej masywne części z przekrojem poprzecznym o grubości 200.5 i 331 mm. Uzyskano bardzo dobrą zgodność wyników z modelu i pomiaru za pomocą termopar umieszczonych w punktach testowych, w szczególności dla 0.25 i 0.5 grubości. Za przyczynę zaobserwowanych pewnych odchyłek wyników obliczeń od pomiarów uznano przyjęte założenia modelu, w szczególności metodę opisu warunków brzegowych.

2

Wpływ historii odkształcenia na rozwój mikrostruktury stopu Ti6Al4V odkształcanego w zakresie dwufazowym

Muszka K., Raszka K., Wynne B. P., Majta J.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2016

|

Vol. 83, nr 4

181--186

PL

W pracy wykorzystano próbę skręcania w celu zbadania wpływu zmiennej drogi odkształcania na rozwój mikrostruktury podczas odkształcania w zakresie dwufazowym stopu tytanu Ti6Al4V. Szczególną uwagę zwrócono na zrozumienie wpływu zmiennej drogi odkształcania na proces sferoidyzacji dynamicznej t.j. zmiany morfologii płytkowej fazy alfa (lamelarnej) w strukturę cząsteczkową (sferoidalną). Wykazano silną zależność pomiędzy drogą odkształcenia a uzyskanymi krzywymi plastycznego płynięcia oraz kinetyką sferoidyzacji dynamicznej. Jako główne źródło zaobserwowanego opóźniania kinetyki sferoidyzacji dynamicznej podczas odkształcenia ze zmianą kierunku odkształcenia, w porównaniu do odkształcania monotonicznego, wskazano mniejszą zdolność do tworzenia się mikropasm ścinania w płytkach fazy alfa na skutek anihilacji układów dyslokacyjnych mającej miejsce podczas zmiany kierunku odkształcania. Uzyskane wyniki stanowią istotny wkład w zrozumienie rozwoju mikrostruktury dwufazowych stopów tytanu odkształcanych w procesach przeróbki plastycznej w zakresie współistnienia fazy alfa i beta z uwzględnieniem pełnej historii odkształcenia, co w przyszłości powinno pozwolić na lepszą kontrolę mikrostruktury i własności badanych stopów.

EN

In the present work, cyclic torsion test was used to study effects of strain path change on microstructure evolution during intercritical processing of Ti6Al4V. Particular attention was paid to understand the effect of strain path changes on dynamic spheroidisation i.e. transformation of lamellar alpha plateles into spheroidised grains. Strong dependence between applied deformation mode and resulting flow curves as well as kinetics of dynamic spheroidisation was observed. Less intense formation of microbands inside alpha platelets as a result of ahihilation of dislocation structure upon strain reversal was identified a main source of observed retardation of dynamic spheroidisation kinetics. Obtained results provide fundamental understanding of microstructure evolution during intercritical processing of alpha+beta titanium alloys when full strain history is taken into account. This in turn, should allow in the future for better control of microstructure and properties of studied alloys.

3

Application of the Digital Material Representation to strain localization prediction in the two phase titanium alloys for aerospace applications

Muszka K., Madej L., Wynne B. P.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2016

|

Vol. 16, no. 2

224--234

EN

In the present work Digital Material Representation (DMR) approach was utilized to simulate the deformation behavior of the two phase Ti-6Al-4V alloy. DMR models of the two phase structure, containing different morphologies of alpha grains within a beta matrix – lamellar and equiaxed, were created. Each phase was then separated and different mechanical properties were assigned. Subsequently, their response to loading was tested using simple shear numerical simulations with special focus on strain inhomogeneities, as the main driving force for spheroidization is considered to be the formation of intense shearing within alpha lamellae. The proposed modeling approach combining Finite Element Method (FEM) with DMR allowed for much more detailed numerical analysis of deformation behavior of two phase titanium alloys at the micro scale and provided information such as strain localization and stress distributions within the alpha and beta phases. It was showed that presented model offers a new and powerful tool to study the physical bases of microstructure evolution processes such as spheroidization or recrystallization of Ti alloys. It shows good potential in simulation of deformation processes of complex two-phase morphologies that is a crucial step towards optimization of process parameters during hot forming of Ti-6Al-4V alloys.

4

The modelling of ring tests at elevated temperatures for the determination of friction in Ti-6A1-4V forgings

Pollard J. D., Watford A., Jackson M., Wynne B. P.

Computer Methods in Materials Science

|

2015

|

Vol. 15, No.1

150--155

EN

Ring compression tests and finite element modelling were used to explore the friction conditions present in high temperature Ti-6A1-4V forgings where glass is used as the lubricant. The work explored the use of isothermal and non-isothermal simulations as a means of modelling non-isothermal test conditions. The friction factor is determined by comparison of the deformation of the internal diameter of the experimental compression rings and the simulated compression rings. It was determined that the heat transfer coefficients (HTCs) used in the simulations have a significant result on the friction factor predicted by the simulation results. It was found that it is possible to predict similar deformations through combinations of low HTC/high friction factor and high HTC/low friction factor. Consequently, it is considered critical that the heat transfer conditions for non-isothermal work where there is a high temperature gradient between workpiece and its surroundings be correctly modelled in order to determine the correct friction factor to be used in later simulations.

PL

W pracy badano warunki tarcia w wysokich temperaturach pomiędzy odkuwkami ze stopu Ti-6A1-4V i szkłem, będącym smarem, w próbie spęczania pierścieni przy wykorzystaniu modelowania metodą elementów skończonych. Sprawdzono możliwość zastosowania symulacji zarówno przy zachowaniu warunków izotermicznych, jak i nieizotermicznych, do modelowania nieizotermicznych warunków prób doświadczalnych. Czynnik tarcia oszacowano porównując zmiany wewnętrznej średnicy pierścienia w eksperymencie i symulacji numerycznej. W trakcie badań zaobserwowano, że wartość współczynnika wymiany ciepła (HTCs) przyjęta w modelowaniu ma istotny wpływ na wyznaczony w oparciu o symulacje czynnik tarcia. Zauważono, że możliwe jest otrzymanie zbliżonych wyników dla kombinacji: mały HTCs/duża wartość czynnika tarcia oraz duża wartość HTCs/mały czynnik tarcia. W związku z powyszym stwierdzono, że warunki wymiany ciepła w procesie nieizotermicznym, charakteryzującym się znacznym gradientem temperatury pomiędzy próbką a otoczeniem, powinny być prawidłowo uwzględnione dla poprawnego wyznaczenia czynnika tarcia stosowanego w kolejnych symulacjach.

5

Mapping microstructure in AC and PSC testpieces deformed at high temperatur

Roebuck B., Mingard K. P., Palmiere E. J., Wynne B. P., Thomas M. J.

Computer Methods in Materials Science

|

2007

|

Vol. 7, No. 4

406-415

EN

Good measurement infrastructure is vital for providing essential data for process model development that is used to provide better control during production. Recently a consortium of research technology organisations within the UK have developed “good practice guides” for hot deformation tests, such as axisymmetric compression, plane strain compression and solid torsion. Taking this activity forward a key objective now is to develop a “Good Practice Guide” for measuring the local microstructures in terms of grain and phase size, shape, spatial distribution and volume fraction of second phase (or recrystallised fraction). Measurement issues are being addressed with new characterisation methods, for example, orientation and hardness mapping, predominantly in these representative hot deformation compression tests.

PL

Dobra baza pomiarowa ma kluczowe znaczenie dla dostarczenia danych dla rozwoju modeli numerycznych procesów, które stworzą lepsze możliwości sterowania tymi procesami w warunkach produkcyjnych. Konsorcjum zajmujące się w Wielkiej Brytanii organizacją badań technologicznych opracowało standardy (good practice guides) dla prób plastometrycznych prowadzonych w wysokich temperaturach, takich jak osiowosymetryczne ściskanie, ściskanie próbek płaskich i skręcanie. Aby kontynuować tą aktywność postawiono sobie nowy cel, jakim jest opracowanie standardu dla pomiarów lokalnej mikrostruktury w rozumieniu wielkości ziarna, wielkości różnych faz oraz kształtu, rozkładu i ułamka objętości nowej fazy (lub ułamka objętości zrekrystalizowanej). Problemy pomiarów są rozpatrywane mając na uwadze nowe metody charakteryzacji struktury, na przykład pomiar orientacji i twardości, przede wszystkim w odniesieniu do analizowanych prób plastometrycznych.