Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Physical and numerical simulation of the production chain of fasteners manufactured of 32CrB4 steel control-cooled in the stelmor process to develop the multiphase microstructure

Piwowarczyk Michał, Wolańska Natalia, Wilkus Marek, Pietrzyk Maciej, Rauch Łukasz, Kuziak Roman, Pidvysots’kyy Valeriy, Radwański Krzysztof

Computer Methods in Materials Science

|

2023

|

Vol. 23, No. 2

5--16

EN

The development of the concept of Thermomechanical Controlled Processing (TMCP) in the wire rod rolling mill of CMC Poland has opened up new opportunities for the production of fasteners without the application of heat treatment. The crucial effect of TMCP in the case of wire rod rolling is its capability of shaping fine austenite grain size following the last pass, typically below 20–25 µm in the wire rod cross-section. This is a prerequisite for obtaining the required cold workability level for the cold forming of fasteners, even if hard constituents (bainite, martensite) are present in the wire rod structure. In this paper, the physical simulation and numerical modelling capabilities were described for the design of cooling conditions in the Stelmor process and cold heading operation. The investigated material was conventional 32CrB4 grade used for the fasteners production with the application of heat treatment.

2

Method for heat treatment of the running surface of the head of the pearlitic steel rails

Kuziak Roman, Pidvysots’kyy Valeriy, Rauch Łukasz, Pietrzyk Maciej

Journal of Metallic Materials

|

2021

|

Vol. 73, no. 1

9--15

EN

The paper deals with the new approach to the optimization of the pearlitic rail’s head hardening process aimed at balancing the relation between strength and ductility of the head running surface. In the industrial process, efforts have been undertaken so far to maximize the hardness of the rail’s head while maintaining its pearlite structure, resulting in obtaining enhanced wear resistance and resistance to the contact fatigue defects initiation. The new approach, described in this paper, aims at designing the head hardening process enabling achievement of the high hardness of the running surface combined with high ductility expressed in terms of the total elongation. To achieve this aim of the investigation, a computer program was developed capable of predicting the occurrence of the phase transformations during rail head cooling and microstructure features after cooling. The program was linked with dedicated inverse module enabling the adjustment of the cooling conditions to achieve the required state of the pearlitic structure.

PL

W artykule przedstawiono nowe podejście do optymalizacji procesu obróbki cieplnej szyn perlitycznych, którego celem jest uzyskanie korzystnej relacji między twardością a ciągliwością warstwy tocznej główki szyn. Opracowane dotychczas technologie obróbki cieplnej szyn perlitycznych stawiały sobie za cel uzyskanie jak najwyższej twardości powierzchni tocznej główki, przy zachowaniu struktury perlitycznej tej powierzchni. Dzięki temu uzyskuje się znaczący wzrost odporności tej powierzchni na procesy zużycia i inicjowanie wad kontaktowo-zmęczeniowych. Zaproponowana metoda obróbki cieplnej umożliwia uzyskanie bardzo wysokiej twardości powierzchni tocznej, ale równocześnie, pozwala na uzyskanie wysokiej ciągliwości tej warstwy, wyrażonej poprzez wydłużenie do zerwania w statycznej próbie rozciągania. Warunki obróbki cieplnej, spełniającej powyższe założenia, opracowano stosując dedykowany program komputerowy, który symuluje przemiany fazowe w szynie, z możliwością przeprowadzenia optymalizacji procesu z zastosowaniem metody obliczeń odwrotnych.

3

Influence of heat treatment on thermo-mechanical fatigue and high temperature creep properties for 316L steel

Poloczek Łukasz, Kuziak Roman, Pidvysots’kyy Valeriy

Journal of Metallic Materials

|

2021

|

Vol. 73, no. 3

33--43

EN

The main purpose of the work was to develop the characteristics of high-temperature structure degradation processes under the synergistic effects of thermo-mechanical fatigue and high temperature creep for samples made of 316L steel in the delivery condition and after heat treatment. The use of heat treatment consisting of solution treatment at 1100°C for 45 minutes and water cooling improved the mechanical properties of 316L steel. Moreover, in fatigue tests, in every case, increasing the strain value in a single cycle leads to a faster sample rupture. An additional aim of the research was also to develop and verify a new innovative research methodology concerning the combination of fatigue cycles with the creep process at elevated temperature, the aim of which is to better reflect the behaviour of the material in real working conditions.

PL

Głównym celem pracy było opracowanie charakterystyk wysokotemperaturowych dla procesów degradacji struktury pod wpływem synergicznego oddziaływania zmęczenia cieplno-mechanicznego i pełzania w podwyższonej temperaturze dla próbek wykonanych ze stali 316L w stanie dostawy i po obróbce cieplnej. Zastosowanie obróbki cieplnej polegającej na przesyceniu w 1100°C przez 45 minut i chłodzeniu wodą poprawiło właściwości mechaniczne stali 316L. Ponadto w testach zmęczeniowych w każdym przypadku zwiększenie wartości odkształcenia w jednym cyklu prowadzi do szybszego rozerwania próbki. Dodatkowym celem badań było również opracowanie nowej, innowacyjnej metodyki badawczej dotyczącej połączenia cykli zmęczeniowych z procesem pełzania w podwyższonej temperaturze, której celem jest lepsze odzwierciedlenie zachowania materiału w rzeczywistych warunkach pracy.

4

Wpływ zmian kalibrowania walców na stan naprężeń własnych w szynie kolejowej – symulacje numeryczne

Żak Sylwester, Woźniak Dariusz, Pidvysots’kyy Valeriy, Cieślik Łukasz

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2021

|

Vol. 88, nr 1

3--10

PL

W artykule przedstawiono wyniki pierwszego i drugiego etapu prac nad wpływem zmian kalibrowania walców na stan naprężeń własnych w szynach kolejowych. Etapy te stanowią kontynuację prac prowadzonych w ramach projektu dofinansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju. Badania obejmowały symulacje numeryczne procesu walcowania z wykorzystaniem nowego kalibrowania walców oraz prostowania przy użyciu rolek kształtowych prostownic pionowej i poziomej, wyznaczenie map rozkładu naprężeń w szynie po chłodzeniu i prostowaniu. Przedstawiono również wyniki pomiarów naprężeń własnych w szynach po eksperymentach w warunkach przemysłowych. Badania przemysłowe przeprowadzono na szynach o długości 120 metrów typu 60E1 w gatunku stali R260. Uzyskano znaczące zmniejszenie naprężeń własnych rozciągających w środku osi stopki szyny w stosunku do poziomu określonego w normie EN13674-1.

EN

The article presents the results of the first and second stage of work on the impact of changes in roll pass design on the state of residual stresses in rail rails. These stages are a continuation of the work carried out under the project co-financed by the National Centre for Research and Development. The research included numerical simulations of the rolling process using a new roll pass design and straightening operation using shaped rollers of vertical and horizontal straighteners, determination of maps of stress distribution in the rail after cooling and straightening. Measurements of residual stresses in rails after experiments in industrial conditions were also presented. The industrial tests were carried out on 120 meters long rails 60E1 type rails in the R260 steel grade. A significant reduction in tensile stress in the centre of the rail foot axis was obtained in relation to the level specified in the EN13674-1 standard.

5

Wpływ kształtu powierzchni roboczej rolek prostujących prostownic pionowej i poziomej na stan naprężeń własnych w szynie kolejowej - etap drugi badań

Żak Sylwester, Woźniak Dariusz, Pidvysots’kyy Valeriy, Urbanik Tomasz

Journal of Metallic Materials

|

2020

|

Vol. 72, no. 1

48--58

PL

W artykule przedstawiono wyniki drugiego etapu prac nad wpływem kształtu rolek prostownic na stan naprężeń własnych w szynach prowadzonych w ramach projektu dofinansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju. Badania obejmowały symulacje numeryczne procesu prostowania szyn z zastosowaniem nowego kalibrowania rolek prostownicy pionowej oraz poziomej, wyznaczenie map rozkładu naprężeń w szynie po prostowaniu w kolejnych rolkach obu prostownic, a także pomiary naprężeń własnych w szynach po operacji prostowania w warunkach przemysłowych. Badania wykonano na szynach typu 60E1 w gatunku R260. Uzyskano zmniejszenie naprężeń własnych rozciągających w środku osi symetrii stopki szyny, aż do średnich wartości 32 MPa tj. o ponad czterokrotnie mniej w stosunku do poziomu osiąganego przy użyciu tradycyjnej technologii.

EN

The paper presents the results of the second stage of work on the influence of the shape of straightening rollers on the state of residual stresses in rails, conducted as part of a project co-financed by the National Centre for Research and Development. The tests included numerical simulations of the rail straightening process using a new roll pass design of vertical and horizontal straightener rollers, determination of stress distribution maps in the rail after straightening in successive rollers of both straightening machines, as well as measurement of residual stresses in the rails after straightening operation in industrial conditions. The tests were carried out on R260 grade 60E1 rails. The reduction of tensile residual stresses in the centre of symmetry axis of the rail foot was obtained up to an average level of 32 MPa, i.e. by more than four times less in relation to the level achieved using traditional technology.

6

Innowacyjna stal wysokokrzemowa z regulowaną niską zawartością zanieczyszczeń i wtrąceń niemetalicznych o kontrolowanej morfologii oraz odpowiednim poziomie inhibitora AlN z przeznaczeniem na wysokojakościowe blachy transformatorowe

Różański Piotr, Radwański Krzysztof, Niesler Marian, Woźniak Dariusz, Zdonek Bogdan, Mazur Artur, Pidvysots’kyy Valeriy, Kuziak Roman, Maracha Grzegorz, Fraś Wojciech

Journal of Metallic Materials

|

2020

|

Vol. 72, no. 2

63--82

PL

W artykule przedstawiono przebieg i wyniki badań przemysłowych wykonanych w ramach 1 Etapu projektu, którego końcowym celem jest opracowanie innowacyjnej stali elektrotechnicznej nowej generacji, przeznaczonej na blachy transformatorowe o wysokiej przenikalności magnetycznej (wysokiej indukcji 1,9 T i małej stratności 0,8 W/kg) z ziarnem zorientowanym (typ HGO) wraz z technologią jej wytwarzania w zakresie: wytapiania w konwertorze z obróbką pozapiecową uwzględniającą próżniowe odgazowanie stali w demonstracyjnej instalacji, ciągłego odlewania wlewków płaskich i walcowania ich na gorąco na półwyrób do dalszego przerobu. Pozostałe etapy wytwarzania blach transformatorowych obejmujące walcowanie na zimno, międzyoperacyjną obróbkę cieplną i cieplno-chemiczną oraz obróbkę powierzchniową stanowią tajemnicą przedsiębiorstwa. W ramach 1 Etapu projektu wykonano symulacje numeryczne i fizyczne wytapiania, odlewania i walcowania na gorąco stali o założonych parametrach jakościowych, celem uzyskania materiału do dalszych badań. Określono parametry wytapiania i odlewania zapewniające uzyskanie odpowiedniej jakości stali o maksymalnej zawartość tlenu całkowitego 12 ppm i udziale powierzchniowym wtrąceń niemetalicznych max. 0,05%, oraz wymagania techniczno-technologiczne urządzenia do obróbki ciekłej stali w próżni, stanowiącego instalację demonstracyjną, a także opracowano model reologiczny stali transformatorowej dla procesu walcowania blach na gorąco, z użyciem którego przeprowadzono wstępne symulacje w celu uzyskania rozkładów temperatury, odkształcenia i prędkości odkształcenia w walcowanym paśmie.

EN

The article presents the process and results of industrial tests carried out as part of the 1st Stage of the project, the final goal of which is to develop an innovative new-generation electrical steel designed for the manufacture of transformer plates with high magnetic permeability (high inductance of 1.9 T and low lossiness of 0.8 W/ kg) and with oriented grain (HGO type) together with the technology of its production in the scope of: melting of steel in a converter with ladle treatment taking into account vacuum degassing of steel in a demonstration installation, continuous casting of flat ingots and their hot rolling for further processing. The remaining stages of transformer plate production, including cold rolling, inter-operational heat and thermo-chemical treatment, as well as surface treatment operations, are a trade secret. As part of the 1st Stage of the project, numerical and physical simulations of melting, casting and hot rolling of steel with assumed quality parameters were carried out in order to obtain material for further research. The melting and casting processes parameters were determined to ensure obtaining the appropriate quality of steel with a maximum total oxygen content of 12 ppm and the surface fraction of non-metallic inclusions of max. 0.05%, technical and technological requirements for the device for liquid steel processing in vacuum constituting the demonstration installation were determined, and a rheological model of transformer steel for the sheet hot-rolling process was developed, with the use of which preliminary simulations were carried out to obtain temperature, deformation and strain rates in the rolled strip.

7

Wpływ kształtu powierzchni roboczej rolek prostujących prostownic pionowej i poziomej na stan naprężeń własnych w szynie kolejowej – trzeci etap badań

Żak Sylwester, Woźniak Dariusz, Pidvysots’kyy Valeriy, Dzierżawczyk Tomasz

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2020

|

Vol. 87, nr 9

225--232

PL

W artykule przedstawiono wyniki trzeciego etapu prac nad wpływem nowego kalibrowania rolek prostownic na stan naprężeń własnych w szynach kolejowych prowadzonych w ramach projektu dofinansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju. Badania obejmowały symulacje numeryczne procesu prostowania szyn z zastosowaniem innowacyjnego kształtu rolek prostownicy pionowej oraz poziomej, wyznaczenie map rozkładu naprężeń w szynie po prostowaniu w kolejnych rolkach obu prostownic, a także pomiary naprężeń własnych w szynach po operacji prostowania w warunkach przemysłowych. Badania przeprowadzono na szynach o długości 120 metrów typu 60E1 w gatunku stali R260. Uzyskano znaczące zmniejszenie naprężeń własnych rozciągających w środku osi symetrii stopki szyny oraz w główce szyny w stosunku do poziomu określonego w normie EN 13674-1.

EN

In this paper the results of the third stage of works on the influence of the shape of straightening rollers on the state of residual stresses in railway rails conducted as part of a project co-financed by the National Centre for Research and Development are presented. The performed tests included numerical simulations of the straightening process of rails using a new roll pass design of vertical and horizontal straightener rollers, determination of stress distribution maps in the rail after straightening in successive rollers of both straightening machines, as well as measurements of residual stresses in rails after straightening operation in industrial conditions. The tests were carried out on 120 meters long rails type 60E1 in the R260 steel grade. Obtained the significant reduction of tensile residual stresses in the centre of symmetry axis of the rail foot as well as of the rail head in relation to the level specified in the standard EN 13674-1.

8

Improving the workability of materials during the dieless drawing processes by multi-pass incremental deformation

Milenin Andrij, Furushima Tsuyosh, Du Peihua, Pidvysots’kyy Valeriy

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2020

|

Vol. 20, no. 3

323--336

EN

The paper explores the new method of improving the workability of materials in the dieless drawing processes. The proposed method is based on the implementation of a multi-pass incremental deformation. Moreover, in each pass, strain and strain rate sensitivity of flow stress should be positive and significant. An approach based on the finite element calculation of instability coefficient of plastic deformation and simultaneous modeling of material ductility were applied for prediction of the workability. Two dieless drawing processes have been investigated. The difference was related to the heating system-induction heating and laser heating. FE simulations and experimental tests for three materials, two magnesium alloys (MgCa0.8 and MgNi19) and pure copper were performed. It was shown that the most effective increase in workability by multi-pass deformation can be achieved using laser dieless drawing. This is possible due to the shorter heating area and, as a consequence, the larger strain rate, which leads to better stability of the deformation process.

9

Precipitation-hardened low-carbon high-strength bainitic steels for manufacturing of fasteners

Kuziak Roman, Pidvysots’kyy Valeriy, Węglarczyk Stanisław, Pietrzyk Maciej

Journal of Metallic Materials

|

2019

|

Vol. 71, no. 3

8--11

EN

Design of the manufacturing chain for fasteners made of precipitation-hardened low-carbon high-strength bainitic steels was the objective of the paper. The choice of the material was based on the good performance of these steels in various applications. Compression tests at different temperatures (20-300°C) and different strain rates (0.1-10 s-1) were performed to provide data for identification of the flow stress model for the selected steels. Authors inverse algorithm was applied to determine coefficients in the flow stress model, which was implemented into the FE code Forge. Simulations of the whole manufacturing chain involving hot rolling of rods, controlled cooling, drawing and 4-step cold forging were performed. Physical simulations were performed on the Gleeble 3800 to validate material models, which were used in optimization of manufacturing chains for fasteners. Good predictive capability of the material models was confirmed. Final part of the paper presents an application of numerical modelling for the design of the best manufacturing technology. Since simulation of the one case of manufacturing requires very long computing times, application of classical mathematical optimization was not possible. Therefore, an approach known as variant optimization was applied. In this approach, trial and error method was combined with the knowledge of the expert. The objective was to improve the material flow in the forging and to improve the contact between the head of the fastener and the material being joined. Various variants of the technology were simulated and new technological parameters were proposed, which gave noticeable improvement of the objective function.

PL

W artykule scharakteryzowano proces projektowania technologii kucia elementów złącznych z niskowęglowych stali bainitycznych umacnianych wydzieleniowo. Technologię kucia zaprojektowano na podstawie symulacji numerycznych z wykorzystaniem programu Forge. Do symulacji użyto modelu reologicznego badanych stali opracowanego metodą analizy odwrotnej prób plastometrycznych zrealizowanych za pomocą symulatora Gleeble 3800. Badania plastometryczne przeprowadzono na próbkach cylindrycznych w przedziale temperaturowym 20-300°C i prędkości odkształcenia 0,1-10 s-1. Celem przeprowadzonych badań było przeprowadzenie symulacji fizycznych i numerycznych całego łańcucha produkcyjnego elementów złącznych z uwzględnieniem walcowania i chłodzenia walcówki, przeciągania i kucia na zimno. W końcowej części artykułu scharakteryzowano możliwości modelowania numerycznego w celu opracowania najkorzystniejszej technologii wytwarzania elementów złącznych. W tym przypadku zastosowanie klasycznych algorytmów optymalizacyjnych okazało się niemożliwe. Dlatego zastosowano podejście optymalizacji wariantów technologicznych metodą prób i błędów, połączoną z wiedzą ekspercką. W wyniku zastosowanej metody opracowano najkorzystniejszy wariant kucia zarówno z uwagi na płynięcie plastyczne materiału, jak również optymalny kontakt główki elementu złącznego z łączonym elementem.

10

Optimization of the heat treatment process to obtain the required distribution of mechanical properties in the rail head of pearlitic rails

Kuziak Roman, Pidvysotsk’yy Valeriy, Radwański Krzysztof, Mazur Artur, Zygmunt Tomasz, Pietrzyk Maciej, Rauch Łukasz, Bachniak Daniel

Journal of Metallic Materials

|

2019

|

Vol. 71, no. 1

3--9

EN

The paper presents metallurgically based approach allowing the design of the parameters of the pearlitic rail head heat treatment to obtain the targeted mechanical properties. The described solutions enable predicting the progress of phase transformations, final microstructure and mechanical properties distribution in the pearlitic rail subject to heat treatment. It also allows the optimization of the cooling conditions to obtain a strictly defined distribution of mechanical properties in the rail head. The program is developed as a result of research activities performed in the HyPremRail R&D project. The core of the program consists of the phase transformations model which is implemented in the numerical code based on the FEM for heat transfer calculations. The model predicts the pearlite nodule and colony size as well as cementite interlamellar spacing. Using these parameters, strength properties distribution in the rail can be predicted, since the phase transformations model is combined with the Fourier heat transfer equation. To perform the numerical simulations, the boundary conditions for heat treatment should be defined. On the contrary, using inverse analysis, the program can provide the cooling conditions allowing obtaining defined mechanical properties distribution in rail head.

PL

Artykuł przedstawia matematyczny model oparty na wiedzy metaloznawczej, umożliwiający zaprojektowanie parametrów obróbki cieplnej główki szyny ze stali perlitycznej w celu uzyskania pożądanych właściwości mechanicznych. Dzięki implementacji modelu w programie komputerowym opartym na metodzie elementów skończonych możliwe jest śledzenie postępu przemian fazowych w trakcie obróbki cieplnej główki szyny o strukturze perlitycznej, a w efekcie końcowym również przewidywanie parametrów mikrostruktury finalnej oraz właściwości mechanicznych szyny. Drugą funkcją programu jest określenie warunków obróbki cieplnej powodujących uzyskanie założonego rozkładu właściwości mechanicznych w główce szyny obrabianej cieplnie. Prezentowane podejście oraz program komputerowy opracowano w ramach prac związanych z realizacją projektu badawczo-rozwojowego „HyPremRail”. Po zadaniu warunków chłodzenia program realizuje lokalnie obliczenia odległości między płytkami cementytu, wielkości ziarna i kolonii perlitu w oparciu o opracowany model przemian fazowych, posługując się rozwiązaniem MES równania Fouriera, a następnie przelicza wartości uzyskanej odległości międzypłytkowej na twardość, granicę plastyczności i wytrzymałość na rozciąganie. Przeprowadzenie obliczeń wymaga zdefiniowania warunków początkowych i brzegowych procesu obróbki cieplnej. Z kolei zagadnienie optymalizacji parametrów procesu w celu uzyskania korzystnego rozkładu właściwości mechanicznych w obszarze główki rozwiązywane jest za pomocą metody obliczeń odwrotnych.

11

Dieless drawing process for elongation of thin copper and copper alloy wire

Milenin Andrij, Kustra Piotr, Wróbel Mirosław, Pidvysots’kyy Valeriy, Paćko Marek

Journal of Metallic Materials

|

2019

|

Vol. 71, no. 3

12--15

EN

The article proposes a new process for the production of thin wires made of copper and copper alloys. The proposed process is based on the idea of dieless drawing. The workpiece for dieless drawing is a thin wire obtained through a conventional drawing method. The proposed technology is based on a multi-pass process. The deformation parameters in each pass are determined on the basis of an analysis of the dependence of the flow stress of the material on the strain, strain rate and temperature. For this purpose, plastometric tests of a copper and CuZn37 alloy were performed. In order to determine technological plasticity and roughness propagation during dieless drawing, physical and numerical modelling of this process were performed. The obtained data were used in the practical implementation of the dieless drawing technology.

PL

Artykuł poświęcono nowemu procesowi produkcji cienkich drutów z miedzi i jej stopów. Zaproponowany proces jest oparty o idee ciągnienia bezmatrycowego. Wsadem do ciągnienia bezmatrycowego jest cienki drut, wyprodukowany za pomocą metody konwencjonalnego ciągnienia. Proponowana technologia jest oparta na wieloprzepustowym procesie. Parametry odkształcenia w każdym przepuście są wyznaczane na podstawie analizy zależności naprężenia uplastyczniającego od odkształcenia, prędkości odkształcenia i temperatury. W tym celu przeprowadzono badania plastometryczne miedzi i stopu CuZn37. Celem wyznaczenia technologicznej plastyczności oraz propagacji chropowatości powierzchni drutu w trakcie ciągnienia bezmatrycowego wykonano fizyczne i numeryczne modelowanie procesu. Otrzymane dane wykorzystano podczas praktycznej implementacji procesu ciągnienia bezmatrycowego.

12

Wpływ kształtu powierzchni roboczej rolek prostujących prostownicy pionowej na poziom naprężeń własnych w szynie kolejowej

Żak Sylwester, Woźniak Dariusz, Pidvysotskyy Valeriy, Radosz Mariusz

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2019

|

Vol. 86, nr 10

319--323

PL

W artykule przedstawiono wyniki pierwszego etapu prac nad wpływem kształtu rolek prostownic na stan naprężeń własnych w szynach prowadzonych w ramach projektu dofinansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju. Wykonane badania obejmowały symulacje numeryczne procesu prostowania szyn z zastosowaniem nowego kalibrowania rolek prostownicy pionowej, wyznaczenie map rozkładu naprężeń w szynie po prostowaniu w kolejnych rolkach, pomiary naprężeń własnych w szynach po operacji prostowania w warunkach przemysłowych. Badania przeprowadzono na szynach typu 60E1 w gatunku R260. Uzyskano zmniejszenie naprężeń własnych rozciągających w środku osi symetrii stopki szyny o ponad 52% w stosunku do poziomu osiąganego.

EN

In this paper the results of the first stage of works on the influence of the shape of straightener rollers on the state of residual stresses in rails conducted as part of a project co-financed by the National Center for Research and Development are presented. The performed tests included numerical simulations of the straightening process of rails using a new roll pass design of vertical straightener rollers, determination of stress distribution maps in the rail after straightening in successive rolls, measurements of residual stresses in rails after straightening operation in industrial conditions. The tests were carried out on 60E1 rails in the R260 grade. The reduction of tensile residual stresses in the center of symmetry axis of the rail foot was obtained by over 52% in relation to the level achieved during straightening with the use of traditional rollers.

13

Fast model for phase transformations during cooling of pre-annealed multiphase steels

Szeliga Danuta, Kuziak Roman, Zalecki Władysław, Pidvysotskyy Valeriy, Chang Yuling, Bleck Wolfgang, Bachniak Daniel, Pietrzyk Maciej

Computer Methods in Materials Science

|

2019

|

Vol. 19, No. 4

150--161

EN

A thorough experimental and numerical analysis of phase transformations in a selected CP800 steel was the general objective of the paper. Dilatometric tests were performed for a wide range of cooling rates. Two models based on a mean field approach were considered. The first was an upgrade of the Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov equation. The second model was based on the Leblond equation. Both models were identified using inverse analysis of the experimental data. Simulations of various cooling schedules were performed to validate the models. Phase compositions for these cooling schedules were determined. Following this the effect of elements' segregation during solidification of steel on the occurrence of marteniste/bainite bands was accounted for using the developed models.

PL

W artykule opisano doświadczalną i numeryczną analizę przemian fazowych w wybranej stali o podwyższonej wytrzymałości. Próby dylatometryczne wykonano w szerokim zakresie prędkości chłodzenia. Rozważono dwa modele wykorzystujące metodę średniego pola. Pierwszym modelem była zmodernizowana wersja modelu JMAK (Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov). Drugim modelem było rozwinięcie równania Leblonda. Przeprowadzono identyfikację modeli wykorzystując rozwiązanie odwrotne dla prób dylatometrycznych. W celu walidacji modeli wykonano symulacje różnych schematów chłodzenia. Wyznaczono skład fazowy dla tych schematów. Następnie oszacowano wahania składu chemicznego w badanej stali i wykorzystano opracowane modele do określenie wpływu segregacji pierwiastków podczas krzepnięcia stali na powstawanie pasm martenzytu/bainitu.

14

Selection of the best phase transformation model for optimization of manufacturing processes of pearlitic steel rails

Kuziak Roman, Pidvysots'kyy Valeriy, Pernach Monika, Rauch Lukasz, Zygmunt Tomasz, Pietrzyk Maciej

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2019

|

Vol. 19, no. 2

535--546

EN

Selection of the best model for simulation of manufacturing processes of pearlitic steel rails was the objective of the paper. Achieving a proper balance between its predictive capabilities and computing costs was used as a criterion. Review of the pearlitic transformation models was performed and modification of the JMAK equation was selected for further analysis. Empirical models were developed to describe microstructure and mechanical properties of rails. Dilatometric tests were performed to supply data for identification of the phase transformation model. Physical simulations of various thermal cycles were performed to validate and verify the models. Finite element (FE) simulations of the hot rolling provided distributions of the temperature and the austenite grain size at the cross section of the rail, which were used as an input for modelling of phase transformations during cooling. Accelerated cooling by a cyclic immersion of the rail head in the polymer solution was considered as a case study. Performed simulations confirmed good predictive capabilities of the model.