Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Characterization of Microstructural and Mechanical Properties after Cold Rolling of an Electro-Sinter-Forged Cu-Sn Alloy

Gobber F. S., Bidulská J., Fais A., Franchini F., Bidulský R., Kvačkaj T., Actis Grande M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2020

|

Vol. 65, iss. 2

787--792

EN

Traditional press and sinter processes have gained in the last decades more and more importance in the manufacturing of high volume and precise mechanical components especially in the field of iron based powders. In recent years, the reductions of processing times and temperatures were spotted as critical targets to increase productivity and reduce energy consumption. Electric current assisted sintering (ECAS) technologies have always been seen as an alternative to traditional furnace based sintering techniques and have been the target of different researches with the specific purpose of reducing both operational times and costs. The aim of the present study is to investigate the effect of an innovative process called Electro Sinter Forging (ESF) applied to CuSn15 powders. Thanks to a very short processing time (less than 1 second to densify loose powders), this process is able to retain a very small grain size, thus enhancing mechanical properties of the processed materials. Furthermore, to the authors knowledge, cold – rolled electro – sinter – forged alloys has never been investigated before. First of all, bars were electro – sinter – forged and subsequently characterized in the as sinter – forged condition. The observation of microstructure evidenced an extremely fine microstructure and a reduced degree of porosity. Afterwards, bars were cold rolled after different reduction ratios; macrostructural integrity of the rolled bars was assessed before evaluating the effects of cold rolling on the sinter – forged microstructure.

2

Investigation of the Ultrafine-Grained Structure Formation Under Different Strain Rates

Kováčová A., Kvačkaj T., Bidulský R., Bidulská J., Kočiško R., Dutkiewicz J., Lityńska-Dobrzyńska L.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2017

|

Vol. 62, iss. 2A

851--856

EN

The present paper deals with a study on formation of specific substructural features in OFHC copper processed by equalchannel angular pressing (ECAP) considering different strain rate conditions. Since two mechanical tensile testing equipments were being used, strain rate response could be studied in a wide range (both in static and dynamic regimes). Moreover, the copper before tensile testing was subjected to drawing and ECAP, separately, which allows to study the influence of both structural and substructural features (CG vs. UFG structure). Considering the static regime, it was found that UFG materials have advanced properties, showing higher strength and ductility in comparison to their CG counterparts. However, this is valid only to the critical value of the strain rate. In the dynamic regime, mathematical linearized results imply that ultimate tensile strength in samples processed by ECAP increases twice every 10 s-1 rising, however, they lost approximately the same plastic properties than samples after drawing. Differences in the progress of mechanical properties are related to specific structural and substructural features evolved in the material during ECAP processing. Above mentioned features were studied in detail by methods of transmission and scanning electron microscopy (TEM, SEM).

3

The influence of thermomechanical processing conditions on magnetic properties of electrical steels

Bella P., Kvačkaj T., Černík M., Lupták M., Jandačka P., Kováčová A

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2015

|

Vol. 82, nr 8

510--514

EN

The paper deals with the influence of thermomechanical treatment on properties of non-oriented electrical steels processed at cryogenic and ambient temperature. The main objective of research was to determine the effect of annealing conditions on magnetic properties in samples processed by rolling at cryogenic temperature. From customers‘ point of view, there are high demands on the magnetic properties of products made of electrical steels, such as high magnetic induction, low coercive force and low magnetic losses. Experimental results revealed that mechanism of plastic deformation during cryogenic rolling is different than during rolling at ambient temperature. A great amount of deformation twins has been found in the sample subjected to cryogenic rolling. Moreover, the advanced magnetic properties after annealing was obtained in the cryo-rolled sample thanks to the presence of preferable texture (greater portion of a cubic component) and optimal grain size.

PL

W artykule przedstawiono analizę wpływu obróbki cieplno-plastycznej na właściwości stali elektrotechnicznych o ziarnie niezorientowanym, przetwarzanych w temperaturze kriogenicznej i pokojowej. Głównym celem badań było określenie wpływu warunków wyżarzania na właściwości magnetyczne próbek walcowanych w warunkach kriogenicznych. Wyroby ze stali elektrotechnicznych muszą charakteryzować się odpowiednimi właściwościami magnetycznymi, tzn. dużą indukcją magnetyczną, małą siłą koercji i niskimi stratami magnetycznymi. Wyniki eksperymentów wykazały, że mechanizm odkształcenia plastycznego podczas walcowania kriogenicznego jest inny niż w przypadku walcowania w temperaturze pokojowej. Ujawniono dużą ilość bliźniaków odkształcenia w próbce poddanej walcowaniu w warunkach kriogenicznych. Ponadto, po wyżarzaniu w próbce walcowanej w temperaturze kriogenicznej osiągnięto poprawę właściwości magnetycznych, dzięki obecności korzystnej tekstury (większej ilości sześciennej składowej tekstury) i optymalnemu rozmiarowi ziarna.

4

New Approach In The Properties Evaluation Of Ultrafine-Grained OFHC Copper

Kvačkaj T., Kováčová A., Bidulská J., Bidulský R., Kočičko R.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 2A

605--614

PL

W pracy zbadano szczegółowo statyczne, dynamiczne i tribologiczne właściwości ultra drobnoziarnistej (UFG) beztlenowej miedzi o wysokiej przewodności cieplnej (OFHC). W celu oceny właściwości mechanicznych przy różnych szybkościach odkształcenia, miedź OFHC badano za pomocą dwóch urządzeń w warunkach statycznych i dynamicznych. Ponadto miedź poddano dwóm różnym sposobom przetwarzania, co umożliwiło badanie wpływu struktury. Badanie szybkości odkształcenia i mikrostruktury koncentrowało się na zmianie właściwości mechanicznych po próbie rozciągania. Stwierdzono, że szybkość odkształcania jest ważnym parametrem wpływającym na właściwości mechaniczne miedzi. Wytrzymałość na rozciąganie wzrosła ze wzrostem szybkości odkształcenia i ten efekt był bardziej widoczny przy dużej szybkości odkształcania (ε~102s−1) . Jednak zmniejszenie obrazu przebiegało inaczej w zależności od cech mikrostruktury materiałów (struktura gruboziarnista a struktura ultra drobnoziarnista) i zadanych warunków szybkości odkształcenia podczas odkształcenia plastycznego (warunki statyczne a warunki dynamiczne). Zużycie miedzi badano za pomocą testów zarysowania. Badanie ścieżek zużycia wykazało, że delaminacja i umiarkowane utlenienie to główne mechanizmy zużycia.

5

Research of fatigue and mechanical properties AlMg1SiCu aluminium alloys

Mihaliková M, Lišková A, Vojtko M., Kvačkaj T.

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2015

|

Vol. 9, nr 28

56--60

EN

The paper is concerned with an analysis of utility and fatigue properties of industrially produced aluminium alloy, specifically EN AW 6061 (AlMg1SiCu), reinforced with the particles of SiC. The following properties were subject to evaluation: microstructure and sub-structure, mechanical characteristics. All of these mechanical properties in pre- and post- equal channel angular pressed (ECAP) state have been studied. The hardness was evaluated by Vickers hardness test at the load of HV10. The significant part the thesis was devoted to the fatigue properties at cyclic load in torsion. The presented results demonstrate well that the combination of fractography and microscopy can give a significant contribution to the knowledge of initiation and propagation crack in the aluminium alloy.

6

The influence of ECAP geometry on the effective strain distribution

Kočiško R., Kvačkaj T., Kováčová A.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2014

|

Vol. 62, nr 1

25--30

EN

Purpose: The present study deals with the influence of channel angle on the deformation behavior and strain homogeneity in the transverse direction of sample after two ECAP passes. Design/methodology/approach: To increase the efficiency of ECAP method, there is necessary to design the geometry of ECAP die with focused on high degree of plastic deformation homogeneity. This analysis was carried out through finite element simulations in the Deform program. In the simulation, three main factors such as an intersecting angle of Ф = 90°, 100°, 110° a 120°, outer corner angle R (ψ) and inner corner angler (r) were being varied. The equation describing the dependence of R and r on average value of the effective plastic strain for different channel angles was established. Moreover, strain inhomogeneity index (Ci) in the transverse direction of sample was also calculated. Findings: The results from simulations have indicated that if the outer corner angle increases, mean effective strain decreases. After two ECAP passes (route C), there was seen the increase in strain homogeneity of the sample’s cross section. Research limitations/implications: Equal channel angular pressing (ECAP) is one of the most well-known severe plastic deformation (SPD) method for formation the UFG structures. This method provides very high strains leading to the extreme work hardening and microstructural refinement. Originality/value: To increase the efficiency of ECAP method, there is necessary to design the geometry of ECAP die with focused on high degree of plastic deformation homogeneity.

7

Identification of the critical pore sizes in sintered and ecaped aluminium 6XXX alloy

Bidulská J., Kvačkaj T., Pokorný I., Bidulský R, Actis Grande M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 2

371--375

EN

The main aim of this paper is to investigate, by means of comparison of experimental studies and mathematical models, the evolution of porosity as consequence of pressing, sintering and ECAPping an aluminium based powder (6xxx). After applying the compacting pressure, specimens were dewaxed in a ventilated furnace at 400º for 60 min. Sintering was carried out in a vacuum furnace at 610ºC for 30 min. The specimens were then ECAPed for 1 pass. The 2-dimensional quantitative image analysis was carried out by means of SEM and OM for the evaluation of the aforementioned characteristics. Results show the effect of processing parameters on the fracture/microstructure behaviour of the studied aluminium PM alloy. Quantitative image analysis, as well as fractographic interpretation and microstructure identification of weak sites in the studied aluminium PM alloy, provide a reliable and reproducible statistical procedure for the identification of the critical pore sizes.

PL

Głównym celem pracy jest badanie zmian porowatości podczas prasowania, spiekania i wyciskania przez kanał katowy proszku na bazie aluminium (Ai-Mg-Si-Cu-Fe) za pomocą eksperymentu i symulacji numerycznych. Po przyłożeniu ciśnienia podczas zagęszczania usuwano lepiszcze z próbek w piecu w temperaturze 400ºC przez 60 minut. Spiekanie prowadzono w piecu próżniowym w temperaturze 610ºC przez 30 min. Próbki następnie były wyciskane przez kanał kątowy w jednym przejściu. Dwuwymiarowa ilościową analizę obrazu przeprowadzono za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej i mikroskopii optycznej w celu oceny wyżej wymienionych właściwości. Wyniki opisują wpływ parametrów procesu na pękanie/ mikrostrukturę badanego proszku stopu aluminium. Ilościowa analiza obrazu, jak równiez mikrostruktury w badanym stopie proszku aluminium zapewniają wiarygodne i statystycznie powtarzalne procedury dla identyfikacji miejsc inicjacji pękania.

8

Application of workability test to SPD processing

Kvačkaj T., Kočiško R., Tiža J, Bidulská J., Kováčová A, Bidulský R, Bascó J, Vlado M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 2

407--412

EN

The aluminium alloy with chemical conception AlMgSi prepared by PM (powder metallurgy) technology was used. The experiments such as a ring and compression test, ECAR (equal channel angular rolling) for determination of friction coefficient, stress-strain curves and material workability based on analytical methods (Freudenthal, Cockcroft-Latham and normalized Cockcroft-Latham criteria) were performed. Numerical simulations of sample processed by ECAR was carried out by a software Deform 3D with focus on the description of stress, strain fields and workability criteria (Cockcroft-Latham and normalized Cockcroft-Latham). The prediction of fracture formations in a real ECAR sample during processing conditions was also done.

PL

Stop aluminium o składzie chemicznym AlMgSi przygotowano metodą proszkową. Wykonano badania takie jak próba ściskania swobodnego pierścieni i walcowatych, ECAR (wyciskanie w kanale kątowym z walcowaniem) w celu wyznaczenia współczynnika tarcia, krzywych naprężenie-odkształcenie oraz podatności materiału na odkształcenie z użyciem metod analitycznych (kryterium Freudenthal, Cockcroft-Latham i znormalizowane Cockcroft-Latham). Symulacje numeryczne dla próbki poddawanej procesowi ECAR przeprowadzono przy pomocy oprogramowania Deform 3D z naciskiem na opis pól sił i naprężeń oraz kryteriów obrabialności (Cockcroft-Latham i znormalizowane Cockcroft-Latham). Przeprowadzono również symulacje mozliwości tworzenia się pęknięć w rzeczywistej próbce poddanej procesowi ECAR.

9

Study of the high-temperature behaviour of aluminium alloy EN AW 2014

Bidulská J., Pokorný I., Kvačkaj T., Grande M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2011

|

Vol. 56, iss. 4

981-981

EN

The high-temperature behaviour of aluminium alloy EN AW 2014 was investigated in a wide range of deformation temperatures and strain rates. The influence of strain rate and temperature on the peak stress was analysed using the conventional constitutive equation (relating strain rate, flow stress, and temperature) and by means of precise definition of the peak stress value, in the non-linear regression model. Moreover, a study on apparent activation energy of EN AW 2014 stabilized by zirconium was carried out using Arrhenius-type plot. The stress-strain curves exhibit rapid increase up to the peak value followed by a gradual softening up to the material fracture, without the steady state usually observed before the fracture. In terms of formability maps, the presented experimental results exhibit a decrease of ductility, respectively with an increase of strain rate and a decrease of temperature, respectively.

PL

Wysokotemperaturowe zachowanie stopu aluminium EN AW 2014 badane było w szerokim zakresie temperatur i predkości odkształcenia. Wpływ prędkości odkształcenia i temperatury na maksymalne naprężenie analizowany był z użyciem konwencjonalnego podstawowego równania (wiazacego predkość odkształcenia, naprezenie płyniecia i temperature) oraz za pomocą precyzyjnej definicji wartości maksymalnego naprężenia w modelu regresji nieliniowej. Ponadto, analiza obserwowanej energii aktywacji stopu EN AW 2014 stabilizowanego cyrkonem przeprowadzono z użyciem wykresu typu Arrheniusa. Krzywe naprężenie-odkształcenie wykazują gwałtowny wzrost do maksymalnego naprężenia, po którym następuje stopniowe mięknięcie aż do zerwania materiału, bez obszaru stałego zwykle obserwowanego przed zerwaniem. Jesli chodzi o mapy plastycznosci, przedstawione wyniki doświadczalne wykazują spadek plastycznosci, odpowiednio ze wzrostem szybkości odkształcenia oraz ze spadkiem temperatury.

10

Mathematical modeling of structure and mechanical properties of steel tubes production

Kvačkaj T., Zemko M.

Computer Methods in Materials Science

|

2007

|

Vol. 7, No. 1

17-23

EN

Mathematical modeling of structure and mechanical properties of steel tubes production Kvačkaj T.1); Zemko M.1) 1) Department of Metal Forming, Faculty of Metallurgy, TU of Košice, Slovakia The article deals with FEM analysis, with mathematical modeling of structure evolution and with prediction of mechanical properties during hot rolling of seamless steel tubes. There is a brief description of stretch-reducing mill in the introduction. It is a forming unit that reduces diameter of the tube semi-finished product and at the same time changes the thickness of the wall without inner tool. In this unit there are achieving the final dimensions and after cooling process also the final mechanical properties of hot rolled tubes. Mathematical model of stretch-reducing mill of Železiarne Podbrezová, Inc., was created in Deform 3D software. Calibration sequence for rolling tube semi finished product diameter 144 mm and wall thickness 4,7 mm to diameter 88,9 mm and wall thickness 5 mm was chosen for creation of mathematical model of stretch-reducing mill. This calibration sequence consists of eleven rolling stands. Numerical simulation was created on mathematical model. By using the numerical simulation the values of thermo-mechanical parameters for each stand were gained. Time dependencies of strain, strain rate and rolling force were made from the obtained values. The next part presents mathematical model describing the tube production for low carbon steels grade St52 on analyzed calibration sequence. Model is valid for range of rolling start temperatures 870 – 960 °C and start rolling velocity 1,23 m.s-1. Model includes: - calculation of deformation temperature on each rolling stand in dependency on heating temperature, - calculation of kinetics of static recrystallization in conditions of continual cooling, - calculation of diameter of austenite grain after each deformation, - calculation of Ar3 and Ar1 temperatures in dependency on chemical composition, austenite grain size, amount of residual deformation and cooling rate, - calculation of austenite grain size after cooling to Ar3 temperature, - calculation of ferrite grain size in dependency on chemical composition, austenite grain size, amount of residual deformation and cooling rate, - calculation of structural fractions (ferrite, pearlite, bainite) in dependency on chemical composition, austenite grain size and cooling rate, - calculation of yield and tensile strength in dependency of structural fractions and ferrite grain size, - estimation of ductility for normalization conditions in dependency on chemical composition. Numerical simulation and process condition statistic data were used for calculation of material temperature both during tube pass through stretch-reducing mill and during cooling. Values of strain and strain rate from numerical simulation were substituted into the mathematical models. The calculated values were compared with experimental ones resulting from mechanical tests of industry rolled tubes of various chemical compositions. Good agreement of structural and mechanical properties was achieved for all chemical compositions and treatment conditions. The conclusion deals with the possibilities of increasing the accuracy of presented mathematical model as well as the possibilities of extension dimension assortment and areas of applications of mathematical modeling of seamless steel tubes production.

PL

Symulacje numeryczne z wykorzystaniem MES w połączeniu z modelowaniem matematycznym rozwoju struktury oraz opisem własności mechanicznych podczas walcowania na gorąco rur bez szwu jest tematem niniejszej pracy. Model matematyczny reduktora pracującego z naciągiem w Żeleziarne Podbrezova, Inc. został stworzony w programie Deform 3D. Do obliczeń pola temperatur podczas przejścia rury przez reduktor oraz późniejszego chłodzenia wykorzystano modelowanie numeryczne i dane statystyczne z rzeczywistego procesu. Uzyskane z symulacji wartości odkształceń i prędkości odkształcenia przeniesiono do modelu matematycznego. W pracy porównano wyniki symulacji z wynikami doświadczalnymi otrzymanymi dla różnych składów chemicznych materiału. Porównanie to wykazało dobrą zgodności struktury oraz własności mechanicznych dla wszystkich badanych składów chemicznych i warunków procesu.

11

Plastic deformation of metal by pulsation forming

Kvačkaj T., Sokolova L., Vlado M., Vrchovinský V.

Mechanics / AGH University of Science and Technology

|

2005

|

Vol. 24, no. 2

109-112

EN

Pulsation forming of metallic materials (also referred to as stresscycling) is a novel forging method based on the application of a variable pulsation frequency during the metal forming process. This paper presents some new results obtained after pulsation forming of steel grade Cr18Ni1O. The experimental works suggested that the value of summary deformation of 25% (at the pulsation frequency of 30 Hz) was obtained with the very good compromise of yield strength (Rp0,2), tensile strength (Rm), elongation (A5) and contraction (Z). The results were given with respect to the effect of deformation temperature (from 850 to 920 Celsius degrees) and deformation time (from 2 to 10 sec.) at constant heating temperature (11OOCelsius degrees), constant pulsation frequency (30 Hz) and variant frequency from 10 Hz to 40 Hz on mechanical characteristic (Rp0,2; Rm; A5; Z) of stainless steel grade Cr18Ni1O.

PL

Formowanie pulsacyjne metali jest nowatorską metodą opierającą się na zastosowaniu zmiennej częstotliwości drgań w trakcie obróbki plastycznej metali. Artykuł prezentuje wybrane rezultaty badań uzyskane w trakcie obróbki plastycznej stali typu Cr18Ni1O. Z przeprowadzonych doświadczeń wynika, że dla 25% całkowitej sumy odkształceń (dla częstotliwości drgań 30 Hz) uzyskano bardzo dobrą zależność pomiędzy granicą plastyczności (Rp0,2), wytrzymałością na rozciąganie (Rm), względnym wydłużeniem (A5) i przewężeniem (Z). Wyniki otrzymano z uwzględnieniem wpływu efektów cieplnych deformacji (od 850 do 920 stopni Celsjusza) i czasu formowania (od 2 do 10 s) przy stałej temperaturze nagrzewania (1100 stopni Celsjusza), dla stałej częstotliwości drgań (30 Hz) oraz zmiennej częstotliwości drgań (od 10 Hz do 40 Hz) na parametry wytrzymałościowe (Rp0,2; Rm; A5; Z) stali typu Cr18Ni1O.