Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Influence of rolling process with induced strain path on aluminum structure and mechanical properties

Cyganek Z., Rodak K., Grosman F.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2013

|

Vol. 13, no. 1

7--13

EN

Rolling with induced strain path is one of the metal forming methods belonging to the severe plastic deformation (SPD) processes. These processes allow, through the use of specific deformation scheme, to obtain severe plastic strain in a single operation. Deformation aided by shear stresses also gives the opportunity to form materials which were intractable for plastic deformation in the conventional process conditions. Therefore, there are new opportunities to produce materials with improved properties and performance, e.g. for automotive industry. Results of preliminary studies on the properties and structure of the material after the rolling process with induced strain path are presented in this paper. Analysis of micro- and sub-structure as well as microhardness tests of rolled strips from commercial aluminum was conducted during research. Obtained results allowed a positive assessment of this forming method applicability for the manufacturing of products characterized by ultrafine and uniform structure.

2

Symulacja zamykania i spajania nieciągłości wsadu w procesach walcowania blach i prętów

Grosman F., Hadasik E., Tkocz M., Cyganek Z.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2012

|

T. 64, nr 1

71-75

PL

W artykule przedstawiono model numeryczny oraz wybrane wyniki przeprowadzonych symulacji wstępnej fazy walcowania prętów oraz blach. Zastosowano modele geometryczne wlewków ciągłych, w których wprowadzono modelowe nieciągłości materiałowe. Model i parametry symulacji odpowiadały warunkom walcowania na uruchomionej w Instytucie Metalurgii Żelaza linii LPS. Przeanalizowano rozkład stanu naprężenia w kotlinie walcowniczej, jak również zmiany kształtu modelowych nieciągłości materiałowych. Na podstawie analizy uzyskanych wyników symulacji sformułowano zalecenia dotyczące doboru warunków początkowej fazy walcowania na gorąco blach i prętów, korzystnych ze względu na zamykanie i spajanie wewnętrznych nieciągłości materiałowych we wlewkach z ciągłego odlewania.

EN

A numerical model and selected simulation results of the roughing phase of sheet and bar rolling are presented in the paper. Simulations have been performed for geometric models of continuous ingots with introduced internal material voids. The model and rolling simulation parameters have corresponded to rolling conditions in the LPS rolling line at the Institute for Ferrous Metallurgy. Stress distribution in a roll gap and changes in the voids shape were analysed. Based on the results of simulation, some recommendations have been formulated on selection of process parameters for the roughing phase of sheet and bar rolling, resulting in effective closing and welding of material voids in continuous ingots.

3

Model numeryczny procesu walcowania blach i prętów dla warunków linii LPS i warunków przemysłowych

Grosman F., Hadasik E., Cyganek Z., Tkocz M.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2012

|

T. 64, nr 1

24-29

PL

Tematyka modelowania komputerowego procesu walcowania blach i prętów jest w chwili obecnej szeroko poruszana w literaturze polskiej i światowej. Jest to związane z ciągłym rozwojem metod numerycznych oraz ich znaczenia w przygotowaniu produkcji wyrobów walcowanych. Prowadzenie symulacji numerycznych na etapie projektowania procesu walcowania pozwala określić m.in. efekty, jakie zostaną uzyskane w materiale po procesie odkształcania, a co za tym idzie, właściwości wyrobu. W zastosowaniach przemysłowych pozwala to na obniżenie kosztów planowania produkcji i szybkie dopasowanie profilu produkcji do potrzeb zmieniającego się rynku. W Instytucie Metalurgii Żelaza w Gliwicach powstała linia walcownicza LPS, która umożliwia m.in. eksperymentalne sprawdzenie poprawności zaprojektowanego procesu walcowania blach i prętów z nowych gatunków materiałów. Aby prawidłowo przewidywać zachowanie się materiału w trakcie walcowania, uzyskane efekty strukturalne oraz parametry siłowe procesu walcowania, badania fizyczne, prowadzone na linii LPS, będą wspomagane obliczeniami numerycznymi. Model numeryczny procesu walcowania blach i prętów został przygotowany w Katedrze Technologii Materiałów Politechniki Śląskiej.

EN

The numerical modeling of plate and bar rolling process is now being widely discussed in domestic and foreign literature. This is due to the continuous development of numerical methods and their importance in preparation of rolled products manufacturing. Conducting numerical simulations at the design stage of rolling process allows to specify the effects to be obtained in the material after deformation process, and hence the properties of the product. It allows to reduce the cost of production planning and quickly adjust the production profile to the needs of a changing market. In the Institute for Ferrous Metallurgy, the line for semi-industrial rolling (LPS) has been constructed. It enables the experimental verification of the designed process of rolling plates and bars of new material grades. To correctly predict the material behavior during rolling, the structural effects and force-energy parameters of the process carried out on the LPS line will be supported by numerical simulations. The numerical model of plate and bar rolling process has been prepared in the Department of Materials Technology, Silesian University of Technology, and is presented in this paper.

4

Parametry energetyczne procesu walcowania MEFASS w zakresie dużych odkształceń plastycznych

Cyganek Z., Grosman F.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2012

|

Vol. 79, nr 8

561--564

PL

W artykule przedstawiono analizę parametrów energetycznych procesu walcowania wspomaganego naprężeniami ścinającymi (tzw. walcowanie MEFASS) z uwzględnieniem wartości odkształcenia, jaką można uzyskać w trakcie tego procesu. Badania przeprowadzono dla pasm z miedzi elektrolitycznej, walcowanych w siedmiu przepustach, co pozwoliło na uzyskanie odkształcenia zastępczego równego około 50. Na podstawie zarejestrowanych parametrów procesu walcowania obliczono parametry energetyczne procesu. Uzyskane wartości porównano z procesem walcowania konwencjonalnego. Wykazano, że w procesie walcowania MEFASS można uzyskać większe wartości odkształcenia przy mniejszym względnym zużyciu energii niż w procesie walcowania konwencjonalnego.

EN

Analysis of the energy parameters of the rolling process aided by shear stress (MEFASS rolling) with respect to the strain valuethat can be achieved during this process. The study was conducted for the copper strips, which was rolled in seven passes, which allowed to obtain value of total equivalent strainequal 50. Based on the measured parameters of rolling process deformation work was calculated. Obtained values were compared with the conventional rolling process. It was shown that during the MEFASS rolling process higher values of strain can be obtained, while using less power than in conventional rolling process.

5

Mikrostruktura miedzi po procesie walcowania z wymuszoną drogą odkształcenia

Cyganek Z., Rodak K.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2012

|

Vol. 79, nr 8

565--568

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań mikrostruktury miedzi kształtowanej plastycznie w procesie walcowania wspomaganego naprężeniami ścinającymi (tzw. walcowanie MEFASS). W celu uzyskania dużego odkształcenia plastycznego materiał walcowano w siedmiu przepustach. Obliczona wartość skumulowanego odkształcenia zastępczego dla tak prowadzonego procesu wynosiła ok. 50. Obserwacje mikro- oraz substruktury były wykonane po wybranych przepustach procesu walcowania. Przeprowadzone badania potwierdziły możliwość uzyskania struktury ultradrobnoziarnistej w odkształcanym materiale. Zastosowane parametry procesu walcowania oraz liczba przepustów zapewniły ujednorodnienie struktury w objętości materiału.

EN

The microstructure research results of rolled copper during the rolling process aided by shear stress – MEFASS rolling – are presented in this paper. In the aim to obtain severe plastic deformation seven passes of rolling were conducted. Total equivalent strain calculated for the last pass was ca. 50. Observations of micro-and substructure were made after selectedpasses of rolling. The possibility of ultragrained structure in the deformed material was confirmed during a research. Homogenization of the material structure after MEFASS rolling was provided by proper settings of the rolling process as well as the number of passes.

6

The effect of AZ31 alloy flow stress description on the accuracy of forward extrusion FE simulation results

Cyganek Z., Tkocz M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2012

|

Vol. 57, iss. 1

199-204

EN

Hot compression tests of the AZ31 magnesium alloy, performed for wide ranges of temperature and strain rate, revealed two different flow curve types for the material investigated. At higher strain rates and lower temperatures, flow curves exhibit a distinct peak. At lower strain rates and higher temperatures, flow stress values change less rapidly. This makes it difficult to find a single function able to accurately describe the deformation behaviour of AZ31 alloy in the entire forming range. The present study discusses an effect of the AZ31 magnesium alloy flow stress description on the accuracy of extrusion force prediction by means of FE simulation. A number of forward extrusion trials were carried out in order to acquire experimental data on AZ31 alloy deformation behavior in various forming conditions. Cylindrical billets of 40 mm in diameter and the tooling were initially heated to temperatures in the range of 200 to 400°C and placed in the working space of the 1500 kN hydraulic press to produce extruded rods of 12 mm in diameter. Numerical models for conducting corresponding extrusion simulations were prepared in Forge 2009 software and the selected form of Hensel-Spittel function was applied for the material flow stress description. Function coefficients were calculated both for the entire forming range of AZ31 alloy as well as for the ranges of parameters specific to a certain extrusion trial conditions. The numerical results were compared to the experimental ones and the accuracy of both approaches were estimated. It was found that the selected flow stress function, determined for the wide ranges of temperature and strain rate, allows to achieves a tis factory accuracy of AZ31 alloy extrusion force prediction by FE simulations.

PL

Dwa różne rodzaje krzywych płynięcia uzyskano w próbach ściskania na gorąco stopu magnezu AZ31, prowadzonych dla szerokiego zakresu temperatury i prędkości odkształcenia. Dla wyższych prędkości odkształcenia i niższych temperatur krzywe płynięcia wykazują wyraźne maksimum naprężenia uplastyczniającego. Dla niższych prędkości odkształcenia i wyższych temperatur zmiany wartości naprężenia uplastyczniającego są mniej gwałtowne. Z tego względu trudno jest znaleźć jedną funkcję opisującą zależność naprężenia uplastyczniającego dla całego zakresu warunków odkształcania stopu magnezu AZ31. W artykule przedstawiono wpływ zastosowanej funkcji naprężenia uplastyczniającego stopu AZ31 na dokładność wyznaczania siły wyciskania poprzez symulacje MES. Przeprowadzono szereg prób wyciskania współbieżnego w celu uzyskania danych doświadczalnych charakteryzujących zachowanie się stopu AZ31 w różnych warunkach kształtowania. Próbki walcowe o średnicy 40mm wraz z przyrządem do wyciskania były nagrzewane do temperatury w zakresie od 200 do 400°C i umieszczane w przestrzeni roboczej pionowej prasy hydraulicznej o nacisku 1500kN. Następnie wyciskano z nich pręty o średnicy 12mm. Próby wyciskania zostały zamodelowane w programie FORGE2009, a do opisu zmian naprężenia uplastyczniającego badanego stopu w zależności od warunków odkształcania wykorzystano wybraną postać funkcji Hensla-Spittla. Współczynniki funkcji zostały obliczone zarówno dla całego zakresu kształtowania stopu AZ31, jak i dla warunków występujących podczas określonej próby wyciskania. Wyniki obliczeń porównano z badaniami eksperymentalnymi, co pozwoliło na ocenę poprawności wyników symulacji numerycznych. Z badań wynika, że wybrana funkcja naprężenia uplastyczniającego, która została opracowana dla szerokiego zakresu temperatury i prędkości odkształcenia, pozwala na poprawne wyznaczanie siły wyciskania stopu magnezu AZ31 za pomocą symulacji MES.

7

Modelowanie numeryczne procesu wyciskania stopów magnezu AZ31 i WE43

Cyganek Z., Tkocz M.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2011

|

Vol. 78, nr 8

595--597

PL

Badania metali lekkich, takich jak stopy aluminium i magnezu, są obecnie jednym z wiodących kierunków działań w zakresie kształtowania plastycznego metali. W artykule przedstawiono wyniki badań symulacji numerycznych procesu wyciskania współbieżnego dla stopów magnezu AZ31 i WE43, znajdujących zastosowanie m.in. w przemyśle lotniczym. Model numeryczny dla materiału powstał na podstawie wyników badań plastometrycznych przeprowadzonych na symulatorze GLEEBLE. Wyniki symulacji numerycznych zostały następnie zweryfikowane na laboratoryjnej prasie hydraulicznej wyposażonej w narzędzia do wyciskania współbieżnego. Wyniki badań laboratoryjnych wykazały dobrą zgodność z wynikami symulacji numerycznych. Proponowane modele zostaną w dalszym etapie prac zastosowane do symulacji numerycznej procesu wyciskania na prasie przemysłowej oraz modelowania innych procesów przeróbki plastycznej.

EN

The research of light metals such as aluminum and magnesium alloys are currently one of the leading courses of action in the field of metals forming. The article presents the results of forward extrusion numerical simulations for magnesium alloys AZ31 and WE43. These alloys are used i.a. in the aerospace industry. Material numerical model is based on the results of plastometric tests conducted on the GLEEBLE simulator. Verification of the numerical simulation results was conducted on a laboratory hydraulic press equipped with extrusion tooling. Laboratory research results showed good agreement with the results of numerical simulations. The proposed models will be further applied to numerical simulation of extrusion process on the industrial press as well as used for modelling other metal forming processes.

8

Walcowanie materiałów trudno odkształcalnych w warunkach wymuszonej drogi odkształcenia

Cyganek Z.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2010

|

Vol. 77, nr 8

377-380

PL

W artykule przedstawiono porównanie wyników procesu walcowania z wymuszoną drogą odkształcenia dla różnych materiałów. Badania były prowadzone dla dwóch materiałów o różnym charakterze płynięcia plastycznego. Głównym celem tych badań było uzyskanie maksymalnej wartości całkowitego odkształcenia zastępczego w materiale. Efekt ten uzyskano poprzez obniżenie prędkości walcowania, zastosowanie maksymalnej częstotliwości ruchu poosiowego i możliwie dużej wartości przemieszczenia osiowego walców. Na skutek wymuszenia drogi odkształcenia zaobserwowano zmniejszenie względnej pracy odkształcenia w trakcie procesu.

EN

Comparison of rolling process with induced strain path research for different metals are presented in this paper. Research was conducted for copper and austenitic steel, which are very different materials in view of plastic flow. The main aim of this research was to obtain maximum value of total equivalent strain during the process. This aim can be achieved when the process is conducted with low value of rolling velocity, maximum value of transverse rolls movement frequency and the biggest possible isplacement of working rolls. Lowering of relative deformation work was observed as effect of induced strain path during the process.

9

Zmiany stanów termomechanicznych w pobliżu pęknięć w strefach przypowierzchniowej i środkowej ciągłego wlewka płaskiego w procesie walcowania na gorąco blach

Woźniak D., Tkocz M., Cyganek Z.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2009

|

Vol. 76, nr 8

670-673

PL

W artykule przedstawiono wyniki symulacji numerycznych walcowania na gorąco wlewków ciągłych płaskich z modelowymi pęknięciami rozmieszczonymi w typowych miejscach ich występowania po procesie ciągłego odlewania. Zaobserwowane zróżnicowanie zmian stanu naprężenia i temperatury w obszarach występowania pęknięć może mieć wpływ na skuteczność ich zgrzewania.

EN

In the paper, the results of numerical simulations of plate hot rolling was presented. Flat CC-ingots with model cracks located in typical areas after continuous casting was used as a stock. Observed diversification of stress state and temperature change in the areas of cracks occurrence can exert influence on cracks welding efficiency.

10

Computer measurement systems in research of non-conventional metal forming processes

Cyganek Z., Grosman F.

Computer Methods in Materials Science

|

2009

|

Vol. 9, No. 2

352-356

EN

Severe Plastic Deformation processes are one of the new method of metal forming processes. At present some research in this range is be carrying at Process Modelling and Medical Engineering Department of Silesian University of Technology. This research concerns two non-conventional metal forming methods: compression with oscillatory torsion and rolling with cyclic, transverse rolls movement. Characteristic feature of both of these processes is significant participation of share stresses in the whole process of metal deformation, caused by additional tools movement. Thus the processes were called MEFASS processes (Metal Forming Aided by Share Stresses). In this paper the rolling mill for MEFASS rolling is introduced. Special attention is expended to the problem of process parameters measurements. The structure and functions of rolling mill measurement system are presented. Research results gained with this measurement system are also introduced. Correlation between oscillation of MEFASS rolling parameters and position of working rolls during the process was observed and explained. Calculation of deformation work with taking advantage of recorded process data is also presented in this paper. This problem is considered for the first time in research of over the world.

PL

Procesy SPD (z ang. Severe Plastic Deformation - Duże Odkształcenie Plastyczne) są jedną z nowych metod kształtowania plastycznego metali. W Katedrze Modelowania Procesów i Inżynierii Medycznej Politechniki Śląskiej są prowadzone obecnie badania tego typu procesów. Badania dotyczą dwóch metod niekonwencjonalnego odkształcania metali: ściskania z oscylacyjnym skręcaniem oraz walcowania z cyklicznym, poosiowym ruchem walców. Cechą charakterystyczną tych metod jest znaczący udział naprężeń ścinających w procesie odkształcania, wywołany przez dodatkowy ruch narzędzi. W związku z tym te metody kształtowania zostały określone mianem procesów MEFASS (z ang. Metal Forming Aided by Shear Stresses - Procesy Kształtowania Metali Wspomagane Naprężeniami Stycznymi). W artykule omówiono budowę walcarki z możliwością cyklicznego, poosiowego ruchu walców. Szczególną uwagę poświęcono problemom pomiaru parametrów procesu. W artykule przedstawiono budowę oraz możliwości systemu pomiarowego walcarki. W artykule zostały również zaprezentowane wyniki badań procesu walcowania z cyklicznym, poosiowym ruchem walców. Wyjaśnione zostały zaobserwowane korelacje pomiędzy oscylacjami parametrów procesu walcowania MEFASS a położeniem walców roboczych w trakcie procesu. Przedstawiono również obliczenia wartości pracy odkształcenia wykonane na podstawie pomiarów parametrów procesu. Problem pracy odkształcenia w niekonwencjonalnych procesach przeróbki plastycznej nie był jeszcze omawiany w literaturze polskiej i zagranicznej.

11

Efekty energetyczne i strukturalne w procesie walcowania z cykliczną zmianą drogi odkształcenia

Grosman F., Cyganek Z.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2008

|

R. 53, nr 6

363-367

PL

W ostatnich latach w wielu gałęziach przemysłu zastosowanie znajdują nowoczesne materiały, jednak ciągle dominującą rolę odgrywają metale i ich stopy. Wymagane są jednak od tych materiałów coraz lepsze właściwości wytrzymałościowe i użytkowe. Za rozwojem materiałów musi nadążać rozwój technologii ich wytwarzania. Prowadzone w ostatnich latach badania wskazują, że jedną z możliwości dla konwencjonalnych procesów przeróbki plastycznej metali są procesy z wymuszoną drogą odkształcenia. W artykule zaprezentowano wyniki badań procesu walcowania MEFASS prowadzone w Katedrze Modelowania Procesów i Inżynierii Medycznej Politechniki Śląskiej. Badania te miały na celu określenie pracy odkształcenia wykonanej w procesie walcowania MEFASS. Otrzymane wyniki wskazują, że wprowadzenie dodatkowego ruchu narzędzi w procesie walcowania powoduje znaczący wzrost zapotrzebowania energetycznego procesu. W artykule przedstawiono również wyniki badań strukturalnych pasm po procesie walcowania z cykliczną zmianą drogi odkształcenia. Zaprezentowano efekty, jakie zmiana drogi odkształcenia wywołuje w materiale. Badania strukturalne wykazały, że szczególnie istotny jest dobór parametrów prowadzenia procesu walcowania MEFASS ze względu na występującą niejednorodność struktury materiału po odkształceniu.

EN

Modern non-metal materials are applied many industries last years, but still dominant part play metals and metal alloys. However higher demands are set for metals and metal alloys, concerning mechanical and utilitarian properties. Development of the materials must be balanced by development of metal production technology. Results of conducted research indicate, that alternative for conventional metal forming processes are processes with change of the strain path. In this paper research results of MEFASS rolling process are presented. This research were conducted in Department of Process Modelling and Medical Engineering of Silesian University of Technology. One of the most important problems in this work was to evaluate the consumed energy in the process, because research in this area were not done yet. Research results indicated, that additional movement of working rolls caused significant increase of consumed energy during the process. Metallographic research results are also presented in this paper. Structural effects caused by change of the strain path are presented. This research were conducted in Department of Material Science and showed significant influence of process parameters on structure homogeneity of deformed material after rolling

12

Proces walcowania MEFASS dla małych amplitud wychylenia walców

Cyganek Z., Grosman F.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2008

|

Vol. 75, nr 8

399-401

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań procesu walcowania z cykliczną zmianą drogi odkształcenia, prowadzonych dla małych amplitud przemieszczenia osiowego walców. Wyniki badań potwierdzają, że efekty zmiany drogi odkształcenia można uzyskać przy niewielkim wychyleniu walców roboczych, a w połączeniu z małymi prędkościami walcowania wpływa ona korzystnie na kształt pasma oraz wielkość i rozkład odkształcenia uzyskane w procesie MEFASS.

EN

In this paper research results of rolling process with the cyclic change of the strain path are presented. In this research low values of transverse rolls movement amplitude were applied. The effects of change of the strain path were obtained in this rolling conditions. Combination of low values of transverse rolls movement amplitude and rolling velocities had beneficial effect on strip shape as well as value and distribution of equivalent strain obtained during MEFASS rolling.