Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Experimental and Finite Element Analysis of Asymmetric Rolling of 6061 Aluminum Alloy Using Two-Scale Elasto-Plastic Constitutive Relation

Wronski M., Wierzbanowski K., Wronski S., Bacroix B., Lipinski P.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2017

|

Vol. 62, iss. 4

1991--1999

EN

The goal of this work was theoretical and experimental study of micro- and macroscopic mechanical fields of 6061 aluminum alloy induced by the asymmetric rolling process. Two-scale constitutive law was used by implementing an elasto-plastic self-consistent scheme into the Finite Element code (ABAQUS/Explicit). The model was applied to study the asymmetric rolling. Such a deformation process induces heterogeneous mechanical fields that were reproduced by the model thanks to the crystallographic nature of constitutive law used. The studied material was processed, at room temperature, in one rolling pass to 36% reduction. The resulting material modifications were compared with predictions of the two-scale model. Namely, the calculated textures were compared with experimental ones determined by X-ray diffraction. Especially, detailed quantitative analysis of texture variation across the sample thickness was done. The influence of this texture variation on plastic anisotropy was studied. The advantages of asymmetric rolling process over symmetric one were identified. The main benefits are a nearly homogeneous crystallographic texture, reduced rolling normal forces and homogenization of plastic anisotropy through the sample thickness.

2

The Effect of Low Deformation Asymmetric Rolling on Microstructure and Texture of the Polycrystalline Copper

Uniwersał A., Wróbel M., Wroński S., Kalemba-Rec I., Wroński M., Wierzbanowski K., Baczmański A., Bacroix B.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 4

2183--2188

EN

In the most recent years the asymmetric rolling (AR) attracts attention of researchers and technologists. This process can improve some technological parameters (e.g. modification of rolling torque and load, power requirements, etc.) as well as provide the possibility of grain refinement in a relatively inexpensive way. Most of the reports concerning microstructural changes produced by AR refer to high deformations imposed in highly asymmetric conditions. However, such rolling conditions are difficult to control, so there are no prospects to their quick industrial implementation. The present paper refers to relatively low deformation and low asymmetry rate, that is much more interesting for the industry. It was shown that bending of the rolled band (important disadvantage of the AR technology) can be controlled by adjusting of the amount of deformation and asymmetry. It was also shown that ca. 30% reduction in thickness during cold rolling, together with a relatively low asymmetry, reduces significantly the grain size and produces a more fragmented microstructure inside grains of the polycrystalline copper comparing to the symmetric rolling (SR). The material hardness after AR is higher than after the SR. Moreover, the crystallographic texture asymmetry, expressed by its rotation around the transverse direction, is observed in the AR material.

3

Three Dimensional Analysis of Asymmetric Rolling with Flat and Inclined Entry

Wroński S., Wierzbanowski K., Wroński M., Bacroix B.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 2

585--591

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.

4

A simple analytical model of asymmetric rolling

Halloumi A., Desrayaud Ch., Bacroix B., Rauch E., Montheillet F.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2012

|

Vol. 57, iss. 2

425-435

EN

An original analytical method is proposed for modeling asymmetric rolling (ASR) of metal sheet. It is based on a uniform strain field depending on a single optimization parameter, viz. the entry velocity of the sheet. The shear and normal strains associated with an ASR pass are derived analytically. Moreover, it is shown that the entry velocity almost coincides with the outer linear velocity of the slower roll, as far as ASR is sufficiently asymmetric. In that case, closed form formulae are available for the main rolling parameters such as the overall power dissipated and the two rolling torques. These results can be straighforwardly used for practical applications.

PL

Zaproponowano oryginalną metodę analityczną do modelowania asymetrycznego walcowania blachy. Model jest oparty na jednolitym obszarze odkształcenia zależnym od jednego parametru optymalizacji tj. prędkości wejścia arkusza. Naprężenia ścinanające i normalne związane z przebiegiem asymetrycznego walcowania wyprowadzone są analitycznie. Co więcej pokazano, że prędkość wejścia niemal zbiega się z zewnętrzną prędkością liniową wolniejszego walca, o ile asymetryczne walcowanie jest wystarczająco asymetryczne. W takim przypadku zamknięte równania są dostępne dla głównych parametrów walcowania takich jak całkowita moc rozpraszania i dwa momenty obrotowe walcowania. Wyniki te mogą być bezpośrednio wykorzystywane do zastosowań praktycznych.

5

Problem of lattice rotation due to plastic deformation. Example of rolling of f.c.c materials

Wierzbanowski K., Wroński M., Baczmański A., Bacroix B., Lipiński P., Lodini A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2011

|

Vol. 56, iss. 3

575-584

EN

Rotations of grain crystal lattice are responsible for texture formation during plastic deformation. The classical definition of lattice rotation leads in some cases to different texture predictions than the definition based on the orientation preservation of selected sample directions and/or planes. For example, if classical <110>{111} slip is taken into account for f.c.c. materials, the former approach enables to predict both copper and brass types of rolling texture, while classical approach predicts only the first one. The analysis of rolling process was done for two types of lattice rotation and in function of grain-matrix interaction parameter used in a deformation model. Correlation factors estimating the similarity of predicted and experimental textures as well as the shares of ideal orientations are discussed.

PL

Obroty sieci krystalograficznej ziaren są odpowiedzialne za powstania tekstury podczas odkształcenia plastycznego. Klasyczna definicja obrotu sieci prowadzi w pewnych przypadkach do innych przewidywań tekstury niż definicja oparta na warunku zachowania wybranych kierunków lub płaszczyzn próbki. Na przykład biorąc pod uwagę systemy poślizgu <110>{111}, użycie tej drugiej pozwala przewidzieć zarówno teksturę typu miedzi jak i mosiądzu, podczas gdy definicja klasyczna umożliwia przewidywanie jedynie tekstury typu miedzi. Dokonano analizy odkształcenia przez walcowanie dla obu definicji obrotu uwzględniając równocześnie wpływ parametru oddziaływania ziarna z otaczającym materiałem. W celu porównania przewidzianych i zmierzonych tekstur wyliczono i przedyskutowano współczynniki korelacji oraz udziały orientacji idealnych.

6

Texture heterogeneity of asymmetrically cold rolled low carbon steel

Wroński S., Wierzbanowski K., Bacroix B., Chauveau T., Wróbel M., Rauch A., Montheillet F., Wroński M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2009

|

Vol. 54, iss. 1

89-102

EN

The crystallographic texture formation in low carbon steel during asymmetric rolling was studied experimentally and analysed numerically. Modelling of plastic deformation was done in two scales: in the macro-scale using the finite element method ( FEM) and in crystallographic scale using the polycrystalline deformation model (LW model). The stress distribution in the rolling gap was calculated using FEM and next these stresses were applied in LW model of polycrystalline plastic deformation. It was found that the textures of central and surface layers of the sample are related by a rotation around the transverse direction; moreover, this rotation angle varies with the distance of the considered material layer from the sample surface. In general, the predicted textures agree very well with those determined by X-ray diffraction. Besides of texture change (departure from orthorhombic sample symmetry), the asymmetrical rolling modifies also the material microstructure.

PL

Zbadano doświadczalnie i numerycznie tworzenie się tekstur walcowania asymetrycznego w stali niskowęglowej. Modelowanie odkształcenia plastycznego przeprowadzono w dwóch skalach: w skali makro przy użyciu metody elementów skończonych (MES) i w skali krystalograficznej używajac modelu odkształcenia polikryształu (model LW). Rozkład naprężeń w kotlinie walcowniczej wyznaczony metodą elementów skończonych był następnie użyty w modelu odkształcenia LW. Stwierdzono, że tekstury warstwy powierzchniowej i środkowej związane są obrotem wokół kierunku poprzecznego, przy czym kąt obrotu zależy od odległości rozważanej warstwy materiału od powierzchni próbki. Ogólnie, tekstury przewidywane przez użyte modele pozostają w dobrej zgodności z teksturami zmierzonymi. Oprócz zmiany tekstury (odejście od rombowej symetrii próbki), walcowanie asymetryczne modyfikuje także mikrostrukturę materiału.

7

Recrystallization Study using Two-Dimensional Vertex Model

Piękoś K., Tarasiuk J., Wierzbanowski K., Bacroix B.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2005

|

Vol. 50, iss. 1

131-138

EN

Recrystallization process in polycrystalline material was studied using two–dimensional model based on vertex concept. Initial microstructure is characterized by topology, crystallographic orientations and stored energy values of grains. The boundary energies and mobilities are anisotropic in general. Additional forces, being driving ones in recrystallization, are exerted on vertices and they are derived from the stored energy gradients between adjacent grains. Nucleation mechanism of a given type is selected at the beginning of calculations. Two types of nucleation were tested. Deformation texture, stored energy distribution and initial microstructure are input parameters of the model. They were obtained from X-ray and EBSD measurements. The goal of the calculations is the prediction of texture and microstructure modification during recrystallization. Comparison of predicted and experimental characteristics enables verification of model assumptions. par

PL

Przeprowadzono badanie procesu rekrystalizacji materiału polikrystalicznego przy użyciu dwu-wymiarowego modelu typu „vertex”. Początkowa mikrostruktura materiału opisana jest przez topologię, orientację krystalograficzną oraz energię zgromadzoną ziaren. Energia granic i ich ruchliwość są na ogół anizotropowe. Dodatkowe siły, działające na węzły, pochodzą od gradientu energii zgromadzonej w sąsiednich ziarnach; sa one siłami napędowym rekrystalizacji. Mechanizm zarodkowania ustalany jest na początku obliczeń. Przetestowano dwa typy zarodkowania. Tekstura deformacji, rozkład energii zgromadzonej oraz początkowa mikrostruktura są parametrami wejściowymi modelu. Uzyskano je techniką dyfrakcji rentgenowskiej oraz techniką dyfrakcji elektronów rozproszonych wstecznie. Celem obliczeń jest przewidywanie zmian tekstury oraz mikrostruktury podczas rekrystalizacji. Porównanie charakterystyk obliczonych ze zmierzonymi pozwala na weryfikację przyjętych w modelu założeń.

8

Internal Stress and Stored Energy in Recrystallized Polycrystalline Copper

Wierzbanowski K., Baczmański A., Wawszczak R., Tarasiuk J., Gerber P. H., Bacroix B., Lodini A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2005

|

Vol. 50, iss. 1

201-208

EN

The multi-reflection X-ray method was used to determine the stress level in deformed and recrystallized polycrystalline copper samples. The anisotropic diraction elastic constants were calculated using the self- consistent model and crystallographic texture. A significant decrease of the first order residual stresses was observed during recrystallization, but they start to decrease already during recovery. Diraction peak widths and intensities were also examined. A complementary study, using synchrotron radiation and electron back scattering diraction techniques, was done in order to determine the stored energy in the examined material. This latter is strongly orientation dependent and has the lowest value in the cubic orientation, which is dominating one in recrystalization texture.

PL

Użyto rentgenowskiej metody wielo-odbiciowej w celu wyznaczenia naprężeń wewnętrznych w odkształconej i wyżarzonej rekrystalizująco polikrystalicznej miedzi. Anizotropowe dyfrakcyjne stałe spreżyste wyliczono stosując model samo-uzgodniony oraz funkcje tekstury. Zaobserwowano wyraźne zmniejszenie naprężeń wewnetrznych podczas rekrystalizacji, chociaż efekt ten rozpoczyna się już podczas zdrowienia. Zbadano również szerokość oraz intensywność pików dyfrakcyjnych. Przeprowadzono dodatkowe badania przy użyciu dyfrakcji promieniowania synchrotronowego oraz dyfrakcji elektronów rozproszonych wstecznie w celu wyznaczenia energii zgromadzonej w odkształconym materiale. Zależy ona silnie od orientacji krystalograficznej i ma najmniejszą wartość dla orientacji sześciennej, która jest dominujacą składową tekstury rekrystalizacji.

9

Estimation of the recrystallized volume fraction from local misorientation calculations

Gerber P. H., Tarasiuk J., Chiron R., Bacroix B.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2005

|

Vol. 50, iss. 3

747-755

EN

It’s well known that density of defects and dislocations in the material have strong influence on material properties. The most important technological process reducing the density of dislocations is recrystallization. Material properties are depending on ratio between recrystallized and not-recrystallized parts. This paper describes a fast and precise method for the determination of the recrystallized volume fraction. The new method use Electron Back Scattered Diffraction measurements. The EBSD technique gives a lot of information about topology of grains, crystallographic orientation of measured points in the material and even estimated density of dislocation may be deduced from the image quality factor. The calculation in the new methods uses information about the local misorientation between measured points int the sample. Calculated misorientation is used as an estimator of the recrystallized volume fraction. The method is applied to polycrystalline copper and &Alpha-brass. The results are compared with Vickers microhardness measurements and with the analysis of the quality index distribution. The presented method is very simple to use and computer implementation is easy too. The method may be applied to old EBSD data previously measured with no intention to determine recrystallized volume fraction. Some limitations of the method were also discussed in th paper.

PL

Wiele własności różnych materiałów, w szczegółności metali, zależy od znajdujących się w nich defektów i gęstości dyslokacji. Jednym z najważniejszych procesów technologicznych prowadzących do zmniejszenia gęstosci dyslokacji jest rekrystalizacji. Własności materiału bezpośrednio zależą od stosunku objętości zrekrystalizowanej w materiale do tej, która jeszcze rekrystalizacji nie uległa. W niniejszej publikacji zaprezentowano nową, szybką i precyzyjną metodę wyznaczania zrekrystalizowanej frakcji (objętości) w próbce. Metodę oparto na wykorzystaniu danych pomiarowych uzyskanych techniką dyfrakcji wstecznie rozpraszanych elektronów (EBSD). Technika EBSD pozwala uzyskać wiele informacji na temat topologii ziaren, orientacji krystalograficznej zmierzonych punktów a nawet pozwala oszacować gęstość dyslokacji na podstawie wskaźnika jakości obrazu mierzonych punktów. Prezentowana metoda bazuje na wyznaczaniu różnic w orientacjach sąsiednich punktów pomiarowych. Na podstawie obliczonego rozkładu różnic orientacji wyznacza się oszacowanie wielkości frakcji zrekrystalizowanej. W publikacji zaprezentowano przykłady użycia metody do próbek miedzianych i mosiężnych. Wyniki zostały porównane z wielkością frakcji zrekrystalizowanej uzyskana innymi metodami, w tym metoda mikrotwardości Vickersa. Zaprezentowana metoda jest bardzo prosta w użyciu i łatwa w implementacji komputerowej. Metoda może byc również zastosowana do starych danych pomiarowych, które nie były wykonywane z myślą o ocenie stopnia zrekrystalizowania materiału. Na zakonczenie pracy przedyskutowano warunki stosowalności i ograniczenia metody.

10

Deformation characteristics important for nucleation process. Case of low-carbon steel

Wierzbanowski K., Tarasiuk J., Bacroix B., Miroux A., Castelnau O.

Archives of Metallurgy

|

1999

|

Vol. 44, iss. 2

183-201