Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The Study of the Effect of Alternate Intermittent Deformation on the Bauschinger Effect in a Zirconium-Based Alloy

Dyja H., Kawałek A., Ozhmegov K., Laber K.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2019

|

Vol. 64, iss. 2

797--803

EN

The article reports the results of research on the influence of the alternate intermittent deformation of specimens by a torsion method on the Bauschinger effect in the Zr-1%Nb zirconium-based alloy. Tests were carried out using an STD 812 torsion plasto-meter. Based on the tests carried out, diagrams have been plotted, which represent the influence of the pre-deformation magnitude, the temperature of heat treatment prior to deformation, and deformation rate on the variation in the values of the flow stress and yield strength of the alloy under study. Conditions have been defined, in which larger magnitudes of plastic deformation of Zr-1Nb% alloy material can be used during its cold plastic working.

2

Experimental studies on Zr–1%Nb alloy properties in technological conditions of cold pilger tube rolling process

Dyja H., Kawałek A., Ozhmegov K.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2019

|

Vol. 19, no. 1

268--273

EN

The paper presents the results of research on the rheological properties of the Zr–1%Nb alloy, obtained for the strain parameters corresponding to the cold rolling tube process in a pilger mill. The studies were carried out under conditions of continuous, discontinuous and variable load in the GLEEBLE 3800 metallurgical processes simulator, according to the program developed on the basis of conditions occurring in the actual technological process. The influence of the strain, strain rate, plastic deformation thermal effect and the Bauschinger effect on changes in the flow stress was determined. Recommendations for division of the alloy strain distribution over the length of the deformation zone in the pilger roll grooves is presented.

3

Wpływ dyspersji perlitu w stali węglowej na procesy zmęczeniowe

Vakulenko I., Proydak S., Kawałek A., Vakulenko L.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2018

|

T. 29, nr 3

243--252

PL

W stali węglowej o strukturze perlitycznej charakterystyczny jest wpływ grubości płytek ferrytu w perlicie na rozwój procesów zmęczeniowych. Poza znaną zależnością wytrzymałości zmęczeniowej od dyspersji kolonii perlitycznych, stwierdzono także istnienie korelacji pomiędzy pojawieniem się zaburzeń w monotonicznym przebiegu krzywej zmęczeniowej. Z analizy przebiegów wykresów zmęczeniowych wynika, że jednocześnie ze spadkiem dyspersji perlitu występuje przesunięcie punktu pojawienia się odchyleń w obszarze granicznej wytrzymałości zmęczeniowej, a co za tym idzie, spadek amplitudy cyklu. Po przekształceniu zależności analitycznej, opisującej przebieg krzywej zmęczeniowej, otrzymano zależność współczynnika kątowego stycznej od jej położenia na określonym punkcie krzywej. Jeśli zwiększenie grubości płytek ferrytu w perlicie dla małej liczby cykli zmęczeniowych jest zależnością odwrotnie proporcjonalną, to dla dużej liczby cykli uzyskuje się określoną zależność z przeciwnym znakiem. Na podstawie przeprowadzonych badań wykazano, że wartość współczynnika kątowego stycznej może być wielkością charakterystyczną, co umożliwia wyznaczenie ograniczonej wytrzymałości zmęczeniowej w warunkach zróżnicowanego cyklicznego obciążania metalu.

EN

An example of carbon steel with perlite structure is the character of the effect of thickness ferrite layer of perlite on the development of fatigue processes. In addition to the known dependence of the strength of fatigue on the dispersion of the perlite colony, in addition, a correlation connection was found between the appearance of violations on the monotonous course of the curve. An analysis of the appearance of the curves of fatigue determined that, when the perlite dispersion decreases simultaneously with the shift of the moment of occurrence of the anomaly in the region of increasing the limited endurance during fatigue, there is a decrease in the throw of magnitude amplitude of the cycle. After converting the analytic dependence, which determines the course of the fatigue curve, we obtained the relation for the angular coefficient of the tangent at a definite point of the curve. If for area of the low cycle fatigue an increase in the thickness of the ferrite layer of perlite is accompanied by an inversely proportional relation, then for regions with high cyclic fatigue, an opposite sign-dependence is obtained. On the basis of the analysis of obtained results, it was determined that the magnitude of the angular coefficient of the tangent can be proposed as a characteristic, which allows to estimate the resource of limited endurance under conditions of different degrees of cyclic overload of the metal.

4

Analiza zmian parametrów geometrycznych i energetyczno-siłowych w procesie walcowania blach przy różnych rodzajach asymetrii

Kawałek A., Laber K., Ozhmegov K.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2018

|

T. 29, nr 3

229--242

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu asymetrycznego procesu walcowania na wyginanie się początku pasma, parametry energetyczno-siłowe (siłę nacisku, momenty walcowania i moc walcowania), ugięcie sprężyste walców roboczych i stojaka klatki walcowniczej. Badania teoretyczne przeprowadzono przy wykorzystaniu programu komputerowego FORGE®, opartego na metodzie elementów skończonych, dla pasma o wysokości początkowej h0=10 mm ze stali z gatunku S690QL. Symulacje procesu walcowania wykonano dla procesu symetrycznego, dla procesu z jednym i dwoma rodzajami asymetrii. Jeden rodzaj asymetrii uzyskano poprzez zróżnicowanie prędkości walców roboczych (asymetria kinetyczna), a drugi – poprzez zróżnicowania średnic walców roboczych (asymetria geometryczna). W przypadku jednoczesnego stosowania dwóch rodzajów asymetrii współczynniki asymetrii były równe. Otrzymane wyniki badań teoretycznych dotyczące obniżenia nacisku całkowitego porównano z wynikami uzyskanymi dla klatki wykańczającej przykładowej walcowni blach grubych 3600 i na tej podstawie określono zmniejszenie ugięcia sprężystego walców roboczych i stojaka klatki walcowniczej. Badania miały na celu określenie wpływu obniżenia wartości całkowitej siły nacisku na sprężyste ugięcie elementów klatki walcowniczej. Dzięki mniejszemu sprężystemu ugięciu walców można będzie stosować mniejsze siły przeginające walce robocze. To wpłynie na zmniejszenie odchyłek wy-miarowych zarówno na długości, jak i na szerokości gotowych blach. Ponadto możliwe będzie rozszerzenie asortymentu walcowanych blach o wyroby cieńsze i szersze niż blachy wytwarzane według tradycyjnej technologii walcowania.

EN

The paper presents the results of research on the impact of the asymmetric rolling process on strip start bending, force-energy parameters (contact force, rolling torque and rolling power), elastic deflection of the working rolls and rolling mill stand. Theoretical research was carried out using the FORGE® computer program, based on the finite element method, for a strip of the initial height h0=10 mm from S690QL steel. Simulations of the rolling process were performed for a symmetrical process, as well as for a process with one and two types of asymmetry. One type of asymmetry was obtained by varying the velocity of the working rolls (kinetic asymmetry), and the second type by differentiating the working roll diameters (geometric asymmetry). In the case of simultaneous use of two asymmetry types, the asymmetry coefficients were equal. The obtained theoretical results concerning reduction in the total contact force were compared with the results obtained for the finishing stand of an exemplary 3600 heavy plate rolling mill and on this basis a reduction in the elastic deflection of the working rolls and the rolling mill stand was determined. The research aimed to determine the effect of reducing the total contact force on the elastic deflection of the rolling stand elements. Due to the smaller elastic deflection of the rolls, smaller forces to bend the working rolls can be used. This will reduce the dimensional deviations both over the length and width of the finished plates. In addition, it will be possible to expand the range of rolled metal to thinner and wider products than those produced according to traditional rolling technology.

5

Influence of deformation conditions on the rheological properties of 6xxx series Al alloy

Bajor T., Kawałek A., Sawicki S., Laber K., Borowski J.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2018

|

Vol. 44, no. 4

161--168

EN

Knowledge of the characteristics describing the technological properties of the material is the basis for correct numerical simulation and the design of new technological processes or the modernization of existing ones. For each technological process of plastic forming, a set of features should be defined that correctly describe the susceptibility of the material to its shaping in a given process. The paper presents the results of rheological tests of 6xxx series Al alloy, obtained for deformation parameters corresponding to the process of the extrusion of large-size profiles. The effect of deformation conditions on changes in yield stress was determined. Next, the true values of the mathematical model coefficients describing the rheological properties of the tested material were determined using the inverse method, which is the basis for conducting numerical tests.

PL

Dobra znajomość charakterystyk opisujących własności technologiczne materiału jest podstawą do prawidłowego przeprowadzenia symulacji numerycznych oraz projektowania nowych bądź modernizacji istniejących procesów technologicznych. Dla każdego procesu technologicznego przeróbki plastycznej można określić zestaw cech, które dobrze opisują podatność materiału do jego kształtowania w danym procesie. W pracy przedstawiono wyniki badań reologicznych stopu Al serii 6xxx, uzyskane dla analizowanych parametrów odkształcenia odpowiadających parametrom procesu wyciskania profili wielkogabarytowych. Określono wpływ warunków odkształcenia na zmiany granicy plastyczności. Następnie określono wartości rzeczywiste współczynników modelu matematycznego opisującego właściwości reologiczne badanego materiału metodą odwrotną, który to model jest podstawą przeprowadzenia badań numerycznych.

6

Analysis of influence of process parameters on temperature distribution in profiles extruded from 6xxx-series aluminum alloys

Berski S., Krakowiak M., Bajor T., Kawałek A., Jurczak H.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2018

|

Vol. 44, no. 3

133--144

EN

Changing market preferences regarding expectations in terms of the functionality, properties, and appearance of a finished product place excessive demands on manufacturers. The 6xxx-series alloys are the most commonly used in extrusion, and they have broad applications (e.g., the construction, electronics, automotive, and shipbuilding industries). The development of deformation technology at the design stage reaps unquestionable benefits when planning the production process. Under real conditions, the extrusion of hollow profiles requires the use of pocket dies, whose proper design is a complex process. This paper presents the results of preliminary numerical investigations of the extrusion process of structural panels from the 6005A aluminum alloy intended for the construction of transport car bodies. The influence of selected parameters of the extrusion process on the temperature distribution was analyzed in the material. The calculations were made using FEM for a three-dimensional deformation state, taking into account the thermal phenomena occurring during the applied deformation scheme in the extrusion process carried out in a flat die.

PL

Zmieniające się preferencje rynku dotyczące oczekiwań w zakresie funkcjonalności, własności i wyglądu wyrobu gotowego stawiają przed wytwórcami wysokie wymagania. Stopy serii 6xxx należą do grupy stopów aluminium zawierających magnez i krzem. Mają bardzo szerokie zastosowanie w budownictwie, elektronice oraz przemyśle: samochodowym górniczym, chemicznym, spożywczym i stoczniowym. Opracowanie technologii odkształcania na etapie projektowania daje niekwestionowane korzyści podczas planowania procesu produkcyjnego. Proces wyciskania profili wymaga w rzeczywistych warunkach zastosowania matryc komorowych, których właściwe zaprojektowanie jest procesem złożonym. Zastosowanie nowoczesnych narzędzi informatycznych pozwala na wieloaspektową analizę zmian zachodzących podczas procesu wytwarzania wyrobu gotowego. W artykule przedstawiono wyniki wstępnych badań numerycznych procesu wyciskania współbieżnego paneli konstrukcyjnych z wybranego stopu aluminium serii 6xxx, które mogą znaleźć zastosowanie jako elementy konstrukcyjne nadwozi samochodów transportowych. Analizowano wpływ wybranych parametrów procesu wyciskania na rozkład temperatury w odkształcanym wyrobie. Obliczenia wykonano przy użyciu MES dla trójwymiarowego stanu odkształcenia, uwzględniając zjawiska termiczne występujące podczas zastosowanego schematu odkształcenia w procesie wyciskania prowadzonym w matrycy płaskiej.

7

Zmiany właściwości reologicznych wybranych stopów AlMg w próbie ściskania

Sawicki S., Dyja H., Kawałek A., Laber K., Wiśniewska-Weinert H.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2017

|

T. 28, nr 1

59--74

PL

W pracy zaprezentowano metodę wyznaczania krzywych umocnienia stopów AlMg: 5754, 5083, 5019 oraz 5XXX w oparciu o próbę ściskania cylindrycznych próbek o średnicy 10 mm i wysokości 12 mm. Badania przeprowadzono za pomocą fizycznego symulatora procesów metalurgicznych GLEEBLE 3800 w Instytucie Przeróbki Plastycznej i Inżynierii Bezpieczeństwa Politechniki Częstochowskiej. Urządzenie to umożliwia przeprowadzenie badań przy temperaturach odpowiadających rzeczywistym warunkom przeróbki plastycznej. Określono podatność badanych stopów do kształtowania plastycznego w zakresie temperatur 360–560°C oraz prędkości odkształceń z przedziału 0,05–1,0 s-1. Naprężenie uplastyczniające σp, czyli naprężenie niezbędne do zainicjowania i kontynuacji plastycznego płynięcia metalu, w warunkach jednoosiowego stanu naprężenia jest funkcją odkształcenia (ε), prędkości odkształcenia (ε& ), temperatury (T) i historii przebiegu odkształcenia. Wyznaczenie charakterystyk technologicznej plastyczności jest szczególnie trudne dla warunków przeróbki plastycznej na gorąco, gdyż w strukturze materiału zachodzą jednocześnie procesy wynikające z mechanizmu odkształcenia plastycznego oraz procesy umocnienia, jak i aktywowane cieplnie, zależne od czasu, zjawiska prowadzące do osłabienia materiału. Określenie wartości σp badanych stopów AlMg ma duże znaczenie podczas projektowania procesów przeróbki plastycznej na gorąco. W oparciu o rejestrowane w czasie eksperymentu parametry odkształcenia plastycznego możliwe było poddanie danych obróbce matematycznej, filtracji cyfrowej oraz aproksymacji. Następnie za pomocą metody odwrotnej określono rzeczywiste wartości współczynników występujących w modelach numerycznych do własności reologicznych badanych materiałów.

EN

This paper presents a method for determining hardening curves of AlMg alloys: 5754, 5083, 5019 and 5XXX based on a compression test of cylindrical specimens with a diameter of 10 mm and height of 12 mm. Tests were conducted by means of the GLEEBLE 3800 physical simulator of metallurgical processes at the Institute of Metalworking and Safety Engineering of Częstochowa University of Technology. This machine makes it possible to conduct tests at temperatures corresponding to actual metalworking conditions. The formability of the studied alloys was determined within the temperature range of 360–560°C and for strain rates within the range of 0.05–1.0 s-1. Flow stress σp, or the stress required to initiate and continue plastic flow of metal in a uniaxial stress state, is a function of strain (ε), strain rate (ε&), temperature (T) and the history of strain. Determination of technological plasticity curves is particularly difficult for hot working conditions, since processes resulting from the plastic strain mechanism and hardening processes, as well as thermally activated, time-dependent phenomena leading to weakening of the material occur simultaneously in the material’s structure. Determination of the σp value of tested AlMg alloys is of great significance when designing hot plastic working processes. Based on the plastic strain parameters registered during the experiment, it was possible to mathematically process data, filter it digitally and conduct approximation. Next, actual values of coefficients present in numerical models of the rheological properties of the studied materials were determined by means of the inverse method.

8

Wpływ parametrów i schematu odkształcenia na zmiany naprężenia uplastyczniającego trudno odkształcalnego stopu aluminium 5XXX

Laber K., Dyja H., Kawałek A., Sawicki S., Borowski J.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2017

|

T. 28, nr 1

27--38

PL

Prawidłowe wyznaczenie własności reologicznych badanego materiału w postaci wykresów naprężenie-odkształcenie, uwzględniających wpływ zastosowanego schematu odkształcenia, wartości odkształcenia, temperatury materiału oraz prędkości odkształcenia, pozwala na zwiększenie dokładności wykonywanych obliczeń, zarówno podczas korzystania z wzorów analitycznych, jak również podczas modelowania numerycznego. Wyznaczenie własności reologicznych, a głównie naprężenia uplastyczniającego jest szczególnie trudne dla procesów przeróbki plastycznej na gorąco, gdyż w strukturze materiału zachodzą złożone procesy, wynikające z mechanizmu odkształcenia plastycznego oraz procesy umocnienia, jak również aktywowane cieplnie, zależne od czasu zjawiska prowadzące do osłabienia materiału. Problem komplikuje dodatkowo zmienność temperatury, wynikająca z równoczesnego oddawania ciepła przez promieniowanie, konwekcję i przewodzenie oraz generowana w wyniku pracy odkształcenia plastycznego [1]. W literaturze technicznej można znaleźć opis wielu metod badawczych służących do określenia wartości naprężenia uplastyczniającego, wśród których należy wymienić: próbę rozciągania, ściskania oraz skręcania. W pracy określono wpływ parametrów i schematu odkształcenia na wartość i charakter zmian naprężenia uplastyczniającego trudno odkształcalnego stopu aluminium w gatunku 5XXX o ograniczonej odkształcalności. Badania plastometryczne przeprowadzono metodą jednoosiowego ściskania z zastosowaniem symulatora procesów metalurgicznych GLEEBLE 3800 oraz skręcania przy użyciu plastometru skrętnego STD 812. Określono dla obu metod wpływ zastosowanego odkształcenia, prędkości odkształcenia i temperatury początkowej próbek na zmiany naprężenia uplastyczniającego badanego materiału. Przedstawione w pracy badania stanowiły podstawę wyznaczenia własności reologicznych analizowanego stopu (łącznie z opracowaniem modeli matematycznych) pod kątem zastosowania ich do numerycznego modelowania procesu wyciskania.

EN

The correct determination of the rheological properties of investigated material in the form of stress–strain diagrams allowing for the effect of the employed deformation scheme, the deformation value, material temperature and strain rate, enables the enhancement of the accuracy of performed calculations, both when using analytical formulae, as well as during numerical modelling. Determining the rheological properties, especially the yield stress, is particularly difficult for hot plastic working processes, because of complex processes occurring in the material structure due to the plastic deformation mechanism, strain hardening processes, as well as thermally activated and time-dependent phenomena leading to a weakening of the material. The problem is additionally complicated by the temperature variation resulting from giving up the heat simultaneously by radiation, convection and conduction and being generated by the plastic deformation work [1]. Technical literature provides the description of many research methods designed for determining the yield stress magnitude, which include the tensile, compression and torsion tests. The present work has determined the effect of deformation parameters and the deformation scheme on the magnitude and behaviour of variations in the yield stress of the 5XXX grade hard deformable aluminium alloy with limited deformability. Plastometric tests were carried out by the uniaxial compression method using the GLEEBLE 3800 metallurgical process simulator and the torsion method using an STD 812 torsion plastometer. For the both methods, the effect of the employed deformation, strain rate and initial specimen temperature on the variations in the yield stress of the investigated materials was determined. The investigations presented in the paper provided the basis for the determination of the rheological properties of the examined alloy (including the development of mathematical models) to be used for the numerical modelling of the extrusion process.

9

Charakterystyka laboratoryjnego zespołu walcowniczego z walcarką DUO 300

Dyja H., Knapiński M., Garstka T., Kawałek A., Kwapisz M.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2017

|

Vol. 84, nr 5

205--209

PL

W artykule przedstawiono opisową charakterystykę laboratoryjnego zespołu walcowniczego przeznaczonego do prowadzenia badań procesów walcowania blach i wyrobów długich w warunkach półprzemysłowych. Stanowi on jeden z podstawowych elementów infrastruktury badawczej Instytutu Przeróbki Plastycznej i Inżynierii Bezpieczeństwa WIPiTM PCz. Zespół ten, którego główny element stanowi walcarka nawrotna DUO-300 wyposażona w niezależne napędy górnego i dolnego walca, jest sukcesywnie modernizowany i rozbudowywany o nowe elementy i funkcjonalności umożliwiające prowadzenie szerokiego zakresu badań zaawansowanych procesów przeróbki plastycznej związanych z walcowaniem asymetrycznym czy walcowaniem regulowanym.

EN

This paper presents the descriptive characteristic of a laboratory rolling mill designed for the research of rolling processes of sheet metal and long products in semi-industrial conditions. It is one of the basic elements of the research infrastructure of the Institute of Metal Forming and Safety Engineering at Faculty of Production Engineering and Materials Technology of Czestochowa University of Technology This unit, whose main component is the DUO-300 2-hi reversing mill equipped with independent drives of upper and lower roll, is gradually modernized and expanded with new features and functionality to enable a wide range of advanced plastic processing operations related, e.g. to asymmetric or thermomechanical rolling.

10

Investigations of Plasticity of Hard-Deformed Aluminium Alloys of 5xxx Series Using Torsion Plastometer

Laber K., Kawałek A., Sawicki S., Dyja H., Borowski J., Leśniak D., Jurczak H.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 4

1853--1860

EN

This paper presents the results of the study aimed at determination of plasticity of selected grades of hard-deformed aluminium alloys of 5xxx series in terms of parameters characteristic for the process of extrusion. The examinations were carried out for 5083 and 5754 alloys in the torsion test using STD 812 torsion plastometer. Using the empirical tests, the study evaluated yield stress of alloys depending on strain, strain rate and temperature and the results were approximated and mathematical models of rheological properties of the aluminium grades studied were determined within the range of parameters of deformation and temperature.

11

The Influence of the Shape of Grooves on the Intensity of Closing Axial Material Discontinuities During Rolling

Sobczak K., Dyja H., Kawałek A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 1

461--468

EN

The article discusses the influence of rolling in the newly designed slitting-bending grooves on closing internal material discontinuities in continuous ingots. The defects located in the axial area of a strand, i.e. axial porosity and contraction cavity, were analysed. Numerical and experimental studies of the rolling process of flat bars for feedstock with marked materials discontinuities simulating actual defects occurring in an ingot were conducted. For comparison purposes, rolling of feedstock with discontinuities in traditional grooves was conducted. The numerical simulations were carried out using the Forge 2008¯software programme. The experimental studies were conducted in a D150 laboratory rolling mill. In the research, the S355J2G3 structural steel and lead were used. Distributions of temperature, intensity of deformation and stress in a cross-section of strands after rolling were analysed. Changes in the surface areas of the discontinuities in feedstock after rolling in shape and traditional grooves were examined. It was concluded that introduction of grooves with complex shapes may contribute to the improvement of internal quality of finished products. The complex shape of the tools has allowed for an almost 100% closure of the discontinuities located in the central part of a strand, already at the initial stages of the process, unlike in case of the traditional production method, where the discontinuities were transferred even until the final product. Applying the newly designed slitting-bending grooves enables utilisation of a smaller number of edge grooves at the initial stage of the rolling process, where reopening of freshly welded defects might occur.

PL

W artykule omówiono wpływ walcowania w nowo zaprojektowanych wykrojach rozcinająco-przeginających na zamykanie się wewnętrznych nieciągłości we wlewkach ciągłych. Analizowano wady znajdujące się w części osiowej pasma - rzadziznę osiową i jamę usadową. Wykonano badania numeryczne oraz doświadczalne procesu walcowania prętów płaskich dla wsadu z naniesionymi nieciągłościami materiałowymi symulującymi rzeczywiste wady występujące we wlewku. Dla porównania przeprowadzono walcowanie w wykrojach tradycyjnych wsadówz nieciągłościami. Do symulacji numerycznych wykorzystano program komputerowy Forge 2008¯. Badania doświadczalne przeprowadzono w walcarce laboratoryjnej D150. Do badań zastosowano stal konstrukcyjną S355J2G3, oraz ołów. Analizowano rozkłady temperatur, intensywności odkształceń oraz naprężeń na przekrojach poprzecznych pasm po procesie walcowania. Analizowano zmianę pól powierzchni nieciągłości we wsadach po walcowaniu w wykrojach kształtowych oraz tradycyjnych. Stwierdzono, że poprzez wprowadzenie wykrojów o złożonym kształcie można wpływać na polepszenie jakości wewnętrznej wyrobów gotowych. Złożony kształt narzędzi pozwolił wprawie 100% zamknąć nieciągłości znajdujące się w części środkowej wsadu już w początkowych etapach procesu walcowania, w przeciwieństwie do tradycyjnej metody wytwarzania, gdzie wady przenoszone były nawet do końcowego wyrobu. Poprzez zastosowanie nowych wykrojów rozcinająco-przeginających możliwe jest zastosowanie mniejszej ilości wykrojów osadczych w początkowym etapie procesu walcowania, w których może wystąpić otwieranie się świeżo zgrzanych wad.

12

The Assessment of the Cold Plastic Workability of 20MnB4 Steel Wire Rod

Laber K., Dyja H., Stradomski G., Kawałek A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 4

2791--2796

EN

The paper presents the results of cold upsetting testing of 16.5 mm-diameter 20MnB4 steel wire rod. The main purpose of the study was to evaluate the ability of wire rod produced in industrial conditions for further cold metal forming. Due to the fact that cracks occurred in the test material at different strain values, the authors made an attempt to answer the question whether there are any crack initiators in the material structure, or the observed cracks are due to the manufacturing process parameters. In order to determine the causes of cracks appearing during upsetting tests, micro- and macroscopic observation techniques were used. For the macroscopic examination, an Olympus SZ-31 microscope was used, while a Nikon Ma-200 microscope was employed for the microscopic examination. The microscopic examination was carried out both in a light and dark fields. To evaluate the effect of surface topography on the crack formation tendency, the results of macroscopic observation under a magnification from 6.7x to 45x were used.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań próby spęczania na zimno walcówki o średnicy 16,5 mm ze stali 20MnB4. Głównym celem pracy była ocena zdolności do dalszej przeróbki plastycznej na zimno walcówki produkowanej w warunkach przemysłowych. W związku z tym, że w badanym materiale pojawiały się pęknięcia przy różnych wartościach odkształcenia, autorzy podjęli próbę odpowiedzi czy istnieją inicjatory pękania w strukturze materiału, czy też zaobserwowane pęknięcia są skutkiem procesu wytwarzania. W celu określenia przyczyn pojawiających się pęknięć w takcie próby spęczania zastosowano techniki obserwacji mikro i makroskopowej. Do oceny makroskopowej zastosowano mikroskop firmy Olympus SZ-31, natomiast do oceny mikro - mikroskop Nikon Ma-200. Badania mikroskopowe przeprowadzono w polu jasnym i ciemnym. Do oceny wpływu topografii powierzchni na skłonność do tworzenia pęknięć wykorzystano wyniki obserwacji makroskopowej z powiększeniami od 6,7x do 45x.

13

Analysis of the Alternate Extrusion and Multiaxial Compression Process

Kwapisz M., Knapiński M., Dyja H., Kawałek A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 1

149--152

EN

The paper present the results of numerical simulations of the alternate indirect extrusion and multiaxial compression process, performed using commercial software designed for the thermomechanical analysis of plastic working processes, Forge 2009. The novel method of alternate indirect extrusion and multiaxial compression, proposed by the authors, is characterized by the occurrence of strain states in the material being plastically worked, which are similar to those occurring in the equal channel angular pressing and cyclic extrusion compression processes. It can be found from preliminary studies carried out that the two alternate operations, i.e. extrusion and multiaxial compression, result in a strain accumulation and the formation of a strain state particularly favourable to grain refinement. As shown by preliminary numerical studies performed by the authors, a zone of large plastic strains forms at the lateral side of the stamping during extrusion of material, which gradually fades along the stamping axis direction. After the multiaxial compression operation, when the material has been brought again to its original shape, the large strains zone moves and then settles in the form of a torus under the stamp. The subsequent extrusion process results in the formation of a new large strains zone being located at the lateral stamping side, and, at the same time, the displacement of the previously deformed material towards its axis. Repeating the above operations many times should bring about large magnitudes of homogeneous deformation within the entire volume of the material examined. The main problem during carrying out practical tests will be to determine the optimal shapes of dies and stamps, which would assure the intended strain state to be obtained in the material, and would also prevent the buckling and overlaps of the material during multiaxial compression.

PL

W artykule przedstawiono wyniki symulacji numerycznych uzyskane za pomocą komercyjnego oprogramowania do termomechanicznej analizy procesów przeróbki plastycznej Forge 2009 procesu naprzemiennego wyciskania przeciwbieżnego i ściskania wieloosiowego. Zaproponowana przez autorów nowa metoda naprzemiennego wyciskania przeciwbieżnego i wieloosiowego ściskania, charakteryzuje się występowaniem w przerabianym plastycznie materiale stanów odkształcenia podobnych do występujących w procesach przepychania przez kanał kątowy i cyklicznego wyciskania ściskającego. Z wykonanych badań wstępnych można wnioskować, że w wyniku połączenia i powtarzania dwóch naprzemiennych operacji: wyciskania i ściskania wieloosiowego następuje akumulacja odkształcenia i wytworzenie stanu odkształcenia szczególnie sprzyjającego rozdrobnieniu ziarna. Jak wynika ze wstępnych badań numerycznych, przeprowadzonych przez autorów, podczas wyciskania materiału powstaje strefa dużych odkształceń plastycznych przy powierzchni bocznej wypraski, stopniowo zanikająca w kierunku jej osi. Po operacji wieloosiowego ściskania, gdy materiał zostaje powtórnie doprowadzony do początkowego kształtu, strefa dużych odkształceń ulega przemieszczeniu i lokalizuje się w obszarze w postaci torusa pod stemplem. Kolejny proces wyciskania spowoduje utworzenie nowej strefy dużych odkształceń zlokalizowanej przy powierzchni bocznej wypraski i jednocześnie przemieszczanie uprzednio odkształconego materiału w kierunku jego osi. Wielokrotne powtarzanie opisanych zabiegów powinno w efekcie doprowadzić do uzyskania w całej objętości badanego materiału dużych wartości jednorodnego odkształcenia. Głównym problemem podczas realizacji badań praktycznych będzie określenie optymalnych kształtów matryc i stempli, które zagwarantują uzyskanie zamierzonego stanu odkształcenia w materiale, a ponadto uniemożliwią wyboczenie i zaprasowania materiału podczas wieloosiowego ściskania.

14

Wpływ wykrojów rozcinająco-przeginających na zamykanie się wad wewnętrznych w postaci rzadzizny osiowej w procesie walcowania

Sobczak K., Dyja H., Kawałek A.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2014

|

Vol. 81, nr 5

270--274

PL

W artykule omówiono wpływ nowej metody walcowania w wykrojach rozcinająco-przeginających na zamykanie się wewnętrznych nieciągłości w postaci rzadzizny osiowej we wlewkach ciągłych. Przeprowadzono modelowanie numeryczne przy użyciu programu komputerowego Forge 2008 ®. Do badań zastosowano stal konstrukcyjną S355J2G3, oraz ołów. Badania doświadczalne przeprowadzono przy użyciu walcarki laboratoryjnej D150. Badano zmiany kształtu wad oraz ich pola powierzchni po walcowaniu. W badaniach numerycznych, jak i eksperymentalnych, w próbkach stalowych oraz ołowianych wady po walcowaniu w trzecim przepuście zamykały się średnio w 100%. Stwierdzono, że kształt wykrojów wpływa na efektywniejsze zamykanie się wad wewnętrznych w postaci rzadzizny osiowej.

EN

The article discusses problems related to the influence of rolling processes on the process of closing of internal discontinuities in the form of core porosity in continuous castings during rolling in slitting - bending grooves. The numerical simulations were carried out using the Forge 2008® software programme. In the research, the S355J2G3 structural steel and lead were used. The experimental studies were conducted in a D150 laboratory rolling mill. Changes in the shape of defects and their surface areas after rolling were examined. In numerical and experimental studies, in steel samples after rolling in the third rolling stand, the defects were closing in 100% on average. It was stated that the effectiveness of closing of material discontinuities in the form of core porosity in feedstock is strongly influenced by the shape of the rolling groove.

15

Wpływ wykrojów kształtowych na zamykanie się wad podpowierzchniowych w procesie walcowania

Sobczak K., Dyja H., Kawałek A.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2014

|

Vol. 81, nr 8

590--594

PL

W artykule omówiono wpływ nowej metody walcowania w wykrojach kształtowych na zamykanie się wad podpowierzchniowych we wlewkach ciągłych. Do badań zastosowano stal konstrukcyjną S355J2G3, oraz ołów. Przeprowadzono modelowanie numeryczne przy użyciu programu komputerowego Forge 2008®. Badania doświadczalne przeprowadzono przy użyciu walcarki laboratoryjnej D150. Badano pola powierzchni wad po walcowaniu. W badaniach numerycznych, jak i eksperymentalnych, w próbkach stalowych i ołowianych nieciągłości po walcowaniu w trzecim przepuście zamykały się średnio w 99%. Stwierdzono, że kształt wykrojów wpływa na efektywniejsze zamykanie się wad podpowierzchniowych.

EN

The article discusses problems related to the influence of rolling processes on the process of closing of subsurface discontinuities in continuous castings during rolling in slitting − bending grooves. The numerical simulations were carried out using the Forge 2008® software programme. In the research, the S355J2G3 structural steel and lead were used. The experimental studies were conducted in a D150 laboratory rolling mill. Their surface areas of defects after rolling were examined. In numerical and experimental studies, in steel samples after rolling in the third rolling stand, the defects were closing in 99% on average. It was stated that the effectiveness of closing of subsurface material discontinuities in feedstock is strongly influenced by the shape of the rolling groove.

16

The Analysis of the Asymmetric Plate Rolling Process in the Finishing Stand 3600

Kawałek A., Dyja H., Knapiński M., Banaszek G., Kwapisz M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 4

1533--1538

EN

In order to enhance the quality of plates, various solutions are being implemented, including normalizing rolling, the process of rolling followed by accelerated cooling, as well as new roll gap control systems. The hydraulic positioning of rolls and the working roll bending system can be mentioned here. The implementation of those systems results in increased loads of the rolling stands and working tools, that is the rolls. Another solution aimed at enhancing the cross-sectional and longitudinal shape of rolled plate is the introduction of asymmetric rolling, which consists in the intentional change of the stress and strain state in the roll gap. Asymmetric rolling systems have been successfully implemented in strip cold rolling mills, as well as in sheet hot rolling mills. The paper present results of studies on the effect of roll rotational speed asymmetry and other rolling process parameters on the change in the shape of rolled strip and the change of rolls separating force for the conditions of normalizing rolling of plates in the finishing stand. The variable process parameters were: the roll rotational speed asymmetry factor, av; the strip shape factor, h0/D; and the relative rolling reduction, ε. Working rolls of the diameter equal to 1000 mm and a constant lower working roll rotational speed of n = 50 rpm were assumed for the tests. The asymmetric rolling process was run by varying the rotational speed of the upper roll, which was lower than that of the lower roll. The range of variation of the roll rotational speed factor, av =vd/vg, was 1.01÷1.15. A strip shape factor of h0/D = 0.05÷0.014 was assumed. The range of rolling reductions applied was ε = 0.08÷0.50. The material used for tests was steel of the S355J2G3 grade. For the simulation of the three-dimensional plastic flow of metal in the roll gap during the asymmetric hot rolling of plates, the mathematical model of the FORGE 2008 ® program was used. For the mathematical description of the effect of rolling parameters on the strip curvature and rolls separating force the special multivariable polynomial interpolation was used. This method of tensor interpolation in Borland Builder programming environment was implemented. On the basis of the carried out analysis can be state, that by using the appropriate relative rolling reduction and working roll peripheral speed asymmetry factor for a given feedstock thickness (strip shape ratio) it is possible to completely eliminate the unfavorable phenomenon of strip bending on exit from the roll gap, or to obtain the permissible strip curvature which does not obstructs the free feed of the strip to the next pass or transferring the plate to the accelerated plate cooling stations. Additionally by introducing the asymmetric plate rolling process through differentiating working roll peripheral speeds, depending on the asymmetry factor used, the magnitude of the total roll separating force can be reduced and, at the same time, a smaller elastic deflection of rolling stand elements can be achieved. As a result smaller elastic deflection of the working rolls, smaller dimensional deviations across its width and length finished plate can be obtained.

PL

W celu poprawy jakości blach grubych stosowane są różne rozwiązania obejmujące walcowanie normalizujące, przyspieszone chłodzenie po walcowaniu, jak również nowe systemy sterowania szczelina walcownicza. Należy również wspomnieć o systemach hydraulicznej nastawy walców oraz przeginania walców roboczych. Zastosowania tych systemów powoduje wzrost obciążenia klatki walcowniczej i jej osprzętu, jak również walców. Innym rozwiązaniem powodującym poprawę wzdłużnego i poprzecznego kształtu walcowanych blach jest wprowadzenie walcowania asymetrycznego, które wprowadza kontrolowana zmianę stanu naprężenia i odkształcenia w kotlinie walcowniczej. Systemy asymetrycznego walcowania były skutecznie zastosowane podczas walcowania taśm na zimno oraz w walcowniach gorących podczas walcowania cienkich blach. W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu asymetrii prędkości obrotowej walców i innych parametrów procesu na zmianę kształtu walcowanego pasma oraz zmianę siły nacisku na walce w warunkach walcowania normalizującego blach grubych w klatce wykańczającej. Zmiennymi parametrami procesu były: współczynnik asymetrii prędkości obrotowej walców, av; współczynnik kształtu pasma, h0/D; oraz gniot względny, ε. Do badań założono średnice walców roboczych równa 1000 mm i stałą wartość prędkości obrotowej dolnego walca n = 50 obr/min. Warunki asymetrycznego procesu walcowania uzyskano przez zróżnicowanie prędkości obrotowej górnego walca, która przyjmowano niższą niż walca dolnego. Zakres zmian współczynnika asymetrii prędkości obrotowych av =vd/vg przyjeęo: 1,01÷0,15. Założono współczynnik kształtu pasma h0/D w zakresie 0,05÷0,014 oraz przyjęto wartości gniotu względnego ε w przedziale: ε = 0.08÷0.50. Badanym materiałem była stal w gatunku S355J2G3. Do symulacji trójwymiarowego, plastycznego płynięcia metalu w kotlinie walcowniczej podczas asymetrycznego walcowania blach grubych na gorąco wykorzystano model matematyczny programu FORGE 2008 ® . W celu matematycznego opisu wpływu parametrów walcowania na krzywiznę pasma i siłę nacisku metalu na walce zastosowano interpolacje wielomianem wielu zmiennych. Metodę interpolacji tensorowej zaimplementowano w środowisku programowym Borland Builder. Na podstawie przeprowadzonej analizy można stwierdzić, że zastosowanie odpowiedniego gniotu względnego i współczynnika asymetrii prędkości obwodowych walców, dla danej wartości wysokości początkowej pasma (współczynnika kształtu pasma) umożliwia całkowite wyeliminowanie niekorzystnego zjawiska wyginania się pasma po wyjściu z kotliny walcowniczej lub uzyskanie dopuszczalnej krzywizny pasma, która nie zakłóca wprowadzenia pasma do kolejnego przepustu lub jego transportu do urządzeń chłodzacych. Dodatkowo przez wprowadzenie procesu walcowania asymetrycznego, w zależności od zastosowanego współczynnika asymetrii, można uzyskać zmniejszenie siły nacisku metalu na walce, a jednocześnie zachodzi zmniejszenie sprężystego ugięcia elementów klatki walcowniczej. Dzięki zmniejszeniu sprężystego ugięcia klatki walcowniczej uzyskuje się końcową blachę o zmniejszonych odchyłkach wymiarowych wzdłuż jej szerokości i długości.

17

Physical Modelling of the Plastic Working Processes of Zirconium Alloy Bars and Tubes in Thermomechanical Conditions

Kawałek A., Dyja H., Gałkin A. M., Ozhmegov K.V., Sawicki S.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 3

935--940

EN

The article presents results of physical modelling of processes of plastic working of the modified Zr-1%Nb zirconium alloy, obtained using different methods of the plastometric testing. The „Gleeble 3800”‚ metallurgical process simulator, a DIL805 A/D dilatometer with a plastometric attachment, and a „Setaram‚ plastometer were used for testing. Based on the obtained testing results, the values of the yield stress and limiting plasticity of the tested alloy were determined for wide ranges of temperature variation (T=20÷950°C) and strain rate variation (ε=0.1÷15.0 s-1) under continuous loading conditions. It was found that by using different testing methods, different alloy properties, characteristic for a given plastic working process, could be obtained.

PL

W artykule przedstawiono wyniki modelowania fizycznego procesów przeróbki plastycznej modyfikowanego stopu cyrkonu Zr-1%Nb, otrzymane za pomocą różnych metod badań plastometrycznych. Do badań zastosowano symulator procesów metalurgicznych „Gleeble 3800”‚ dylatometr DIL805 A/D z przystawką plastometryczną i plastometr „Setaram‚. Na podstawie otrzymanych wyników badań określono wartość naprężenia uplastyczniającego i plastyczności granicznej stopu dla szerokiego zakresu zmian temperatury (T=20÷950°C) i prędkości odkształcenia (ε=0.1÷15.0 s-1), w warunkach obciążania ciągłego. Stwierdzono, że stosując różne metody badawcze można uzyskać inne własności stopu, charakterystyczne dla danego procesu przeróbki plastycznej.

18

Modelowanie procesu kucia swobodnego wlewków ze stopu cyrkonu z grupy Zr-Nb przy wykorzystaniu prasy hydraulicznej

Ożmiegow K. W., Kawałek A., Gałkin A. M., Dyja H., Banaszek G.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2013

|

Vol. 80, nr 5

314--319

PL

W niniejszej pracy przedstawiono wyniki modelowania komputerowego procesu swobodnego kucia wlewków ze stopu cyrkonu z grupy Zr-Nb, w warunkach odkształcania na gorąco, opartego na programie przemysłowym oraz eksperymentalnym.

EN

This paper presents results of computer simulation of the forging zirconium alloy Zr-Nb blanks process in hot condition. The results were obtained by factory and test mode simulation.

19

Weryfikacja numerycznego modelu walcowania blach i prętów z gatunków stali konstrukcyjnej superdrobnoziarnistej i wysokowęglowej bainitycznej, opracowanego dla warunków technicznych LPS i warunków przemysłowych

Dyja H., Mróz S., Kawałek A., Szota P., Stefanik A.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2012

|

T. 64, nr 1

89-94

PL

W pracy testowano numeryczne modele walcowania blach i prętów z gatunków stali konstrukcyjnej superdrobnoziarnistej i wysokowęglowej bainitycznej w zakresie parametrów charakterystycznych dla linii walcowniczej LPS i procesów przemysłowych. Do analizy numerycznej procesu walcowania blach i prętów wykorzystano program komputerowy Forge2008Ž. Do testowania modelu walcowania blach w warunkach przemysłowych wybrano walcownię blach huty ISD Częstochowa Sp. z o.o. Natomiast do testowania modelu walcowania prętów w warunkach przemysłowych wybrano walcownie ciągłą prętów huty CMC Zawiercie S.A. Po wykonaniu obliczeń testowych, z wykorzystaniem opracowanych modeli walcowania blach i prętów, poddano ocenie dokładności testowanego modelu metodą porównania wyników symulacji z danymi rzeczywistymi. Przeprowadzone badania teoretyczne wykazały, że opracowane modele matematyczne walcowania są prawidłowe i mogą być stosowane do analizy procesu walcowania wyrobów ze stali konstrukcyjnej superdrobnoziarnistej i stali wysokowęglowej bainitycznej.

EN

Numerical models of rolling plates and bars of constructional ultra- fine-grained and high-carbon bainitic steel grades were tested in this work in the range of parameters specific to the LPS rolling line and industrial processes. For the numerical analysis of the plate and bar rolling process the Forge2008Ž software was used. For testing of the plate rolling model under the industrial conditions the Plate Rolling Mill of the ISD Czestochowa Sp. z o.o. Steelworks was selected, while for testing of the bar rolling model under the industrial conditions, the Continuous Bar Rolling Mill of the CMC Zawiercie S.A. Steelworks was chosen. After test computations using the developed plate and bar rolling models, the tested models were assessed for accuracy by comparing the simulation results with actual data. The theoretical studies carried out showed that the developed numerical models of rolling were correct and could be used for the analysis of the process of rolling products of ultra- fine-grained constructional steel and high-carbon bainitic steel.

20

Fizyczne symulacje walcowania blach z wysokowęglowej stali bainitycznej z zastosowaniem urządzenia Gleeble 3800

Knapiński M., Kawałek A., Kwapisz M.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2012

|

T. 64, nr 1

66-70

PL

W pracy przedstawiono wyniki fizycznych symulacji procesu walcowania blach z wysokowęglowej stali bainitycznej. W pierwszym etapie badań określono podatność stali do odkształcenia na gorąco. Natomiast w dalszych badaniach analizowano różne schematy walcowania, w celu stwierdzenia, czy materiał w zadanych warunkach odkształceń płynie plastycznie bez utraty spójności. Przeprowadzono również symulacje chłodzenia po walcowaniu i bezpośredniej niskotemperaturowej obróbki cieplnej. W efekcie uzyskano w stali strukturę bainityczną w postaci cienkich listew bainitu.

EN

The paper presents physical simulation of rolling process of bainitic high carbon steel plates. In the first stage of the work hot ductility of steel was examined. In further stages of the study different rolling patterns were analyzed to determine whether the material in the determined conditions flows plastically without losing coherence. Also simulations of cooling after rolling and direct low-temperature heat treatment were carried out. In consequence of the applied treatments a structure of bainitic steel in the form of thin laths was obtained.