Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

A dislocation density-based model for the work hardening and softening behaviors upon stress reversal

Lisiecka-Graca Paulina, Bzowski Krzysztof, Majta Janusz, Muszka Krzysztof

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2021

|

Vol. 21, no. 2

721--731

EN

The mechanical behaviours of microalloyed and low-carbon steels under strain reversal were modelled based on the average dislocation density taking into account its allocation between the cell walls and cell interiors. The proposed model reflects the effects of the dislocations displacement, generation of new dislocations and their annihilation during the metal-forming processes. The back stress is assumed as one of the internal variables. The value of the initial dislocation density was calculated using two different computational methods, i.e. the first one based on the dislocation density tensor and the second one based on the strain gradient model. The proposed methods of calculating the dislocation density were subjected to a comparative analysis. For the microstructural analysis, the high-resolution electron backscatter diffraction (EBSD) microscopy was utilized. The calculation results were compared with the results of forward/reverse torsion tests. As a result, good effectiveness of the applied computational methodology was demonstrated. Finally, the analysis of dislocation distributions as an effect of the strain path change was performed.

2

Effect of forging sequence on evolution of parameters controlling microstructure in multistage drop forging process

Skubisz Piotr, Lisiecki Łukasz, Majta Janusz, Krzysztof Muszka

Computer Methods in Materials Science

|

2019

|

Vol. 19, No. 3

81--88

EN

The study presents the comparative analysis of competitive techniques of forging and its effect on microstructure. Numerical modeling of temperature and strain fields let theoretical prediction of the microstructure development in multi-stage drop forging process consisting of progressive sequence of multiple blows in preforming and die-impression forging operations. The aim of the modeling was prediction of the parameters of austenite in as-forged condition, prior to direct cooling and microstructure parameters of transformation products. Dynamic recrystallization kinetics were analyzed with use of Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov (JMAK) model, taking advantage of numerically calculated of temperature, strain and strain-rate in selected location in the volume of the part. The obtained results show the possibility of look-ahead microstructure prediction in multi-stage hammer-forging process and form the basis for comprehensive selection of the forging process parameters aimed at producing required microstructure and its uniformity in the bulk.

PL

W pracy przedstawiono analizę porównawczą trzech sposobów kucia wielowykrojowego, która obejmuje dwa aspekty: 1) wpływ technologii na wskaźniki techniczno-ekonomiczne i siłowo-energetyczne oraz 2) rozkład w objętości i zmiany w czasie parametrów termo-mechanicznych, wpływających na kinetykę zjawisk dynamicznych w odkształcanym materiale oraz jakość odkuwki. Na podstawie wyników modelowania numerycznego oceniono wpływ zmian w technologii kucia na rozkład odkształceń, prędkość odkształcenia oraz temperatury w reprezentatywnych przekrojach odkuwki. Na ich podstawie wykonano modelowanie rozwoju mikrostruktury, oparte o klasyczne modele zarodkowania i rozrostu ziarna podczas rekrystalizacji dynamicznej i przemiany dyfuzyjnej przechłodzonego austenitu w oparciu o model JMAK. Jak wskazują wyniki modelowania, zmiany sposobu lub warunków kucia matrycowego stwarzają możliwości istotnego oddziaływania na rozkład odkształceń i silnie wpływają na temperaturę w objętości okuwki. To z kolei, może być wykorzystane do zniwelowania niekorzystnego wpływu warunków odkształcania na mikrostrukturę lub jej poprawy. Przedstawione wykresy pokazują istotne zmiany wielkości ziarna wraz z progresją odkształcenia w analizowanych punktach odkuwki. Jak widać, kształt odkuwki nie sprzyja uzyskaniu jednorodnego odkształcenia. Relatywnie małe odkształcenie podczas wstępnego spłaszczania pręta poprzedzający kilkunastosekundowy okres działania wysokiej temperatury, do momentu matrycowania, sprawia, że w obszarze zgrubienia prognozowane jest największe ziarno. Największe odkształcenie występuje w obszarze trzonu, jednakże sposób wstępnego kształtowania przedkuwki tego fragmentu odkuwki skutkuje przesunięciem w czasie odkształceń cząstkowych, przez co nawet na długości trzonu mogą wystąpić zmiany mikrostruktury. Zróżnicowanemu odkształceniu w zgrubieniu oraz trzonie odkuwki towarzyszą duże różnice prędkości odkształcenia, co przekłada się na kumulację odkształcenia w czasie. Analiza rozwoju mikrostruktury pozwala na odpowiednią korektę warunków kontrolowanego chłodzenia dla charakterystycznych fragmentów odkuwki, jak również odpowiednią korektę sekwencji i warunków realizacji kolejnych operacji kucia.

3

Controlling deformation inhomogeneity in the Accumulative Angular Drawing Process assisted by constitutive and multiscale numerical modelling

Lisiecka-Graca Paulina, Kwiecień Marcin, Madej Łukasz, Muszka Krzysztof, Majta Janusz, Wynne Bradley P.

Computer Methods in Materials Science

|

2019

|

Vol. 19, No. 3

113--121

EN

Ultrafine-grained structure was produced in the Accumulative Angular Drawing(AAD) process in which the complex strain path was applied. The microalloyed steel wire rods were produced using multi-pass wire drawing process where the high strain accumulation is used as a way to achieve much higher microstructure refinement level compared to the conventional wire drawing (WD) process. The wires after both AAD process and WD process were examined in order to assess mechanical properties and microstructure development. In order to evaluate the effects of complex deformation on microstructure development and mechanical properties of the drawn wires, a numerical model of the torsion tests were conducted using Abaqus software. The cyclic torsion tests were performed to study the effects of the applied hardening rule - described as a function of dislocations density and the accuracy of the prediction of material behaviour subjected to strain path change during AAD. It has been shown that an additional advantage of presented approach is its capability of tracking evolution of dislocation density during the deformation process. The initial dislocation densities used in the performed calculations were taken from the microstructural analysis using high resolution EBSD. During strain reversal, annihilation of the dislocations (Bauschinger effect) is a common phenomenon that leads to the decrease in dislocation density and affects the final strength. Finally, based on the proposed constitutive description, multiscale finite element modelling combined with Digital Material Representation (DMR) was used as a tool for prediction of the deformation and microstructure inhomogeneity in the drawn wires.

PL

W pracy przedstawiono badania wpływu złożonej ścieżki odkształcenia na rozdrobnienie mikrostruktury w drutach poddanych procesowi Kątowego Wielostopniowego Ciągnienia (AAD Accumulative Angular Drawing). Druty ze stali mikrostopowej zostały poddane procesowi wielostopniowego ciągnienia, w którym niejednorodna, silna akumulacja odkształcenia powoduje wystąpienie efektów rekrystalizacji in situ, co z kolei powoduje lokalny wzrost stopnia rozdrobnienia mikrostrutury w porównaniu z konwencjonalnym procesem ciągnienia (WD Wire Drawing). Druty wytworzone w procesach AAD oraz WD zostały poddane badaniom porównawczym własności mechanicznych oraz analizie mikrostrukturalnej. W celu zapewnienia poprawnej oceny wpływu złożonej ścieżki odkształcenia na rozwój mikrostruktury i własności mechaniczne w ciągnionych drutach, zastosowano symulacje numeryczne z wykorzystaniem komercyjnego pakietu Abaqus oraz modeli procesu skręcania. Symulacje procesu cyklicznego skręcania wykonano w celu oceny zdolności proponowanego modelu umocnienia odkształceniowego, opartego na zmianach gęstości dyslokacji, do symulacji zmiennej ścieżki odkształcenia podczas procesu AAD. Dodatkową zaletą zaproponowanego podejścia jest możliwość śledzenia rozwoju gęstości dyslokacji podczas procesu odkształcania. Początkowa gęstość dyslokacji wykorzystana w obliczeniach wyznaczona została z analizy mikrostrukturalnej z wykorzystaniem wysokorozdzielczej techniki EBSD. Podczas zmiany kierunku odkształcenia, proces anihilacji dyslokacji (efekt Bauschingera) jest częstym zjawiskiem prowadzącym do spadku gęstości dyslokacji, a w konsekwencji do obniżenia umocnienia odkształceniowego. W celu wyznaczenia niejednorodności mikrostrukturalnej oraz niejednorodności odkształcenia w drutach po procesie ciągnienia, zastosowano modelowanie wielkoskalowe w połączeniu z cyfrową reprezentacją obrazu (DMR).