Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Experimental investigations on the transformation-induced plasticity in a high tensile steel under varying thermo-mechanical loading

Behrens B. -A., Bouguecha A., Bonk C., Chugreev A.

Computer Methods in Materials Science

|

2017

|

Vol. 17, No. 1

36--43

EN

Transformation-induced plasticity (TRIP) also known as transformation plasticity (TP) occurs during solid state phase transformation in the case of applied stress and may lead to irreversible macroscopic distortions in steel components after heat treatment. Particularly, in the context of cost-efficient hot forging, where heat treatment is integrated in the process chain, various complex stress states can occur during the cooling phase due to irregular part geometry, temperature gradients and local differences in the deformation history. Varying local temperature, unsteady stress state or even sudden unloading during the transformation can have a strong impact on the resulting TRIP strain. Thus prediction of the final distortions in hot formed steel components becomes challenging. For this reason process simulation based on the finite element (FE) method offers great opportunities for the accurate virtual process design, reducing time- as well as cost-intensive trial and error cycles. However, a realistic FE-simulation requires reliable mathematical models as well as detailed thermo-mechanical material data. In order to improve the modelling of the material behavior in a hot forging and quenching process, physical simulations for particular process-related time-force-temperature profiles have been carried out on a uniaxial thermo-mechanical testing machine. The relative dilatation of the steel specimens for several applied stresses as well as for the case of sudden unloading have been recorded and evaluated for both compressive and tensile loads. It has been shown that other process parameters (e. g. heating strategy) also have a significant influence on the resulting TRIP strains.

PL

Plastyczność indukowana przemianą (ang. TRansformation- Induced Plasticity - TRIP) występuje w czasie przemiany w stanie stałym w warunkach obciążenia naprężeniami i może prowadzi do nieodwracalnych makroskopowych deformacji elementów stalowych po obróbce cieplnej. Jest to szczególnie ważne w przypadku ekonomicznych procesów kucia, w których obróbka cif na jest integralną częścią cyklu produkcyjnego. Przy skomplikowanych kształtach wyrobów powstają złożone stany naprężenia, gradienty temperatury i lokalne różnice w historii odkształcenia. Takie lokalne zmiany temperatury i niestacjonarne stany naprężenia, a nawet nagłe odciążenie w czasie przemiany, mogą mieć bardzo duży wpływ na odkształcenia spowodowane efektem TRIP. Dlatego możliwość przewidywania deformacji kształtowanych na gorąco elementów stalowych jest wyzwaniem dla naukowców. Symulacje metodą elementów skończonych (MES) stwarzają możliwość dokładnego wirtualnego projektowania procesu, pozwalając na skrócenie czasu i obniżenie kosztów związanych z doświadczalną metodą prób i błędów. Aby jednak uzyskać realistyczne wyniki symulacji MES potrzebny jest do-kładny model matematyczny oraz prawidłowe dane termomecha-niczne. Aby poprawić jakość modelowania zachowania się mate-riału w procesie kucia na gorąco i przyspieszonego chłodzenia, wykonano fizyczne symulacje na maszynie wytrzymałościowej przemysłowych cykli czas-siła-temperatura. Zmierzono względne odkształcenie dylatacyjne próbek dla różnych przyłożonych naprężeń, a także dla gwałtownego odciążenia próbki. Próby wykonano zarówno dla naprężeń ściskających jak i rozciągających. Analiza wyników wykazała, że poza wymienionymi powyżej parametrami także inne czynniki, takie jak np. strategia nagrzewania, mają wpływ na deformacje powstające w wyniku efektu TRIP.

2

Potentials of in situ monitoring of aluminum alloy forging by acoustic emission

Behrens B. A., Bouguecha A., Buse C., Wolki K., Santangelo A.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2016

|

Vol. 16, no. 4

724--733

EN

Deviations during forging processes lead to workpiece failure when the forming limits of the material are exceeded. In production processes an early detection of manufacturing faults is preferred. The acoustic emission (AE) technique is examined with respect to its ability to detect deviations in lubrication conditions and in the structural integrity of different aluminum part geometries and alloys during forming. In a first step, an upsetting of varying specimen shapes was performed in order to study correlations of occurring defects as well as changing friction conditions with acoustic emission response. Afterwards, a cross joint was forged and AE was analyzed. The results suggest that crack detection during forging is feasible but limited by material ductility. In addition, it is shown that the characteristics of the acoustic emission during forming strongly depend on the respective alloy. With respect to faultless warm forging it is found that different stages are reflected in the AE signal, facilitating the detection of process deviations.

3

Characterisation of the quasi-static flow and fracture behaviour of dual-phase steel sheets in a wide range of plane stress states

Behrens B. A., Bouguecha A., Vucetic M., Peshekhodov I.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2012

|

Vol. 12, no. 4

397--406

EN

An approach to characterise the flow and fracture behaviour with the help of a modified Miyauchi shear test, a uniaxial tensile test on standard, holed, waisted specimens as well as a hydraulic bulge test is presented. The modification of the Miyauchi specimen is related to the geometry of the shear zones. The new geometry helps suppress plastic strain concentration at the edges and increase deformation in the material interior, which allows for accurate fracture characterisation. With the help of the experimental and numerical tests analyses, the flow behaviour and equivalent plastic strain at fracture were estimated for two common cold-rolled dual-phase steels in a wide range of plane stress states. With the obtained data, the applicability of the phenomenological Johnson–Cook fracture model to describe the fracture behaviour of this material type is questioned and a need for a more extensive fracture behaviour characterisation and advanced modelling is shown.

4

Numerical analysis of tool failure in hot forging processes

Behrens A., Schäfer F., Hundertmark A., Bouguecha A.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2008

|

T. 19, nr 4

11-17

EN

The determination of tool failure is of great interest for increasing the efficiency of hot forging processes. This paper presents an enhanced Finite-Element (FE) based approach for die wear calculation, in order to realize a design of hot forging dies which is optimized in terms of tool service life. In the first step, basic investigations concerning the development of the tool material's hardness taking thermal softening into account are introduced, based on a model process. In addition, the approach mentioned is calibrated by substantial industrial data to obtain realistic results over a larger number of operating cycles. Beyond, first results of numerical investigations on thermal-mechanical fatigue of hot forging dies are shown.

PL

Określanie (przewidywanie) awarii narzędzi jest bardzo ważne dla zwiększenia wydajności procesów kucia na gorąco. Praca niniejsza przedstawia oparte na metodzie elementów skończonych podejście do obliczania zużycia matryc w celu skonstruowania matryc do kucia na gorąco, które byłyby zoptymalizowane w aspekcie trwałości. Najpierw, wprowadzono podstawowe badania nad rozwojem twardości materiału narzędzia z uwzględnieniem zmiękczenia termicznego, oparte na procesie modelowym. Ponadto, podejście to opiera się na solidnych danych przemysłowych, gdzie uzyskano realistyczne wyniki z wielkiej liczby cykli pracy. Poza tym przedstawiono pierwsze wyniki badań numerycznych nad cieplno-mechanicznym zmęczeniem matryc do kucia na gorąco.