Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Fast Estimation of Favorable Parameters of Hot Metal Forming, Using the Fuzzy Logic Method

Wojtaszek Marek, Zyguła Krystian

Archives of Metallurgy and Materials

|

2023

|

Vol. 68, iss. 2

723--731

EN

The paper presents an approach based on the use of the fuzzy logic method as a tool for quick estimation of favorable parameters of hot plastic working of selected alloy and for the identification of those combinations of parameters that should be avoided. The idea and basic principles of operation of fuzzy controllers for the selection of thermo-mechanical parameters of hot metal forming were presented. The most important information necessary for a quick analysis based on knowledge engineering has been compiled. An example of the fuzzy controller using the information obtained based on plastometric test data and the results of observation of the microstructure state of deformed samples at various temperature and strain rate variants is presented. For the tested alloy, it was shown that the analysis of the parameters of their plastic processing using the fuzzy logic method, based on properly formulated expert knowledge, leads to obtaining satisfactory results. Thus, it was confirmed that fuzzy logic can be successfully used as a tool for quick estimation of correct or unfavorable thermal and mechanical combinations of hot forging processes.

2

Thermal analysis of matrix composite reinforced with Al2O3 particles

Włodarczyk-Fligier A., Polok-Rubiniec M., Konieczny J.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2020

|

Vol. 100, nr 1

5--11

EN

Purpose: The aim of this paper is to present a modern manufacturing method of production and compare the thermal, mechanical, properties of composite materials with aluminium alloy matrix reinforced by Al2O3 particles. Design/methodology/approach: The material for investigation was manufactured by the method of powder metallurgy (consolidation, pressing, hot concurrent extrusion of powder mixtures of aluminium EN AW-AlCu4Mg1 (A) and ceramic particles Al2O3). The amount of the added powder was in the range of 5 mass.%, 10 mass.% and 15 mass.%. Findings: The received results concerning the enhancement of hardness, which show the possibility of obtaining the MMC composite materials with required microstructure, influencing the properties of the new elaborated composite materials components. Concerning the thermal properties, especially the linear thermal expansion coefficient was measured, as well as the dilatometric change of the sample length was analysed. Practical implications: Concerning practical implications it can be stated that the tested composite materials can be applied among others in the transportation industry, but it requires additional research. Originality/value: The received results show the possibility of obtaining new composite materials with controlled and required microstructure with possible practical implications.

3

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.

4

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.

5

Mathematical modelling of hot plastic deformation of Ti-V and Ti-Nb-V microalloyed steels

Opiela M.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2015

|

Vol. 72, nr 2

69--77

EN

Purpose: The article concerns the possibility to optimize the parameters of forging process with the method of thermo-mechanical treatment of steel with microadditions of Ti and V and Ti, Nb and V by means of mathematical modelling of yield stress obtained from conducted plastometric hot compression tests. Design/methodology/approach: To describe the yield stress, rheological model proposed by C.M. Sellars was used. Based on this model, the course of experimental and theoretical stressstrain curves has been verified using a minimum of goal function, for the most accurate matching of analyzed curves of investigated steels. Numerical calculations with the method of finite element method (FEM) were performed taking into consideration test results of compression of specimens in Gleeble 3800 simulator, in a temperature range of 900-1100°C and at the strain rate of 1-50 s-1. Findings: Rheological model assumed in the study, proposed by C.M. Sellars, describing the yield stress of investigated steels with microadditions as a function of strain, strain rate and temperature, proved to be the proper and effective tool for appropriate adjustment of the course of experimental and theoretical a-s flow curves, determined in plastometric hot compression tests. The best matching accuracy of analyzed curves was determined in the work by minimum value of the goal function, which represented simultaneously the best performance of applied inverse solution of finite element method. It has been found that the best matching accuracy of analyzed a-s curves was obtained for constructional steel containing 0.28% C and microadditions of Nb, Ti and V. Practical implications: Optymalization of yield stress values on the new-developed microalloyed steels by the use of mathematical modelling. Originality/value: Obtained results allow to conclude that assumed rheological model along with coefficients, determined with the method of inverse analysis, describe satisfactorily the values of yield stress steels of studied steels.

6

Możliwości wykorzystania metamodelowania do identyfikacji współczynników modeli materiałów

Sztangret Ł., Górecki G., Kusiak J., Pietrzyk M.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2013

|

z. 253

7--12

PL

Celem pracy były testy numeryczne rozwiązania odwrotnego z metamodelem. Zastosowano metamodel na bazie sztucznej sieci neuronowej opracowany w ramach wcześniejszych prac dla próby ściskania próbek walcowych. Wykonano rozwiązanie odwrotne dla trzech gatunków stali. Wyniki potwierdziły dobrą dokładność rozwiązania i znacznie krótsze czasy obliczeń w porównaniu do metody klasycznej.

EN

Numerical tests of the inverse solution with a metamodel were the objective of the work. The metamodel of the axisymmetrical compression test based on the artificial neural network, developed in the previous project, was applied. Inverse solution was performed for three steel grades. The results confirmed good accuracy of the solution and lower computational costs comparing to the conventional method.

7

Rozwój komputerowej analizy danych uzyskanych w badaniach plastometrycznych mających na celu opracowywanie modelu rozwoju mikrostruktury i modelu reologicznego materiału

Pidyysots`kyy V., Kuziak R., Łapczyński Z.

Prace Instytutu Metalurgii Żelaza

|

2013

|

T. 65, nr 1

45-47

PL

Celem pracy było opracowanie programu komputerowego wspomagającego wyznaczenie modelu reologicznego i rozwoju mikrostruktury. Opracowany program zawiera dwa moduły odpowiadające za obróbkę i opracowanie modelu reologicznego oraz rozwoju mikrostruktury. Przedstawiono przykłady wykorzystania programu i krótki opis jego możliwości.

EN

The purpose of this paper was to work out the computer program supporting the determination of rheological and microstructure development model. The program consists of two modules responsible for processing and working out the rheological and microstructure development evolution model. The examples of program use and short description of its capabilities are presented.

8

Właściwości reologiczne stopu Zr-Nb w warunkach kucia promieniowego na gorąco

Ożmiegow K. W., Kawałek A., Gałkin A. M., Knapiński M.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2012

|

Vol. 79, nr 5

353--357

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań plastometrycznych zrealizowanych przy obciążaniu ciągłym i pojedynczym próbek ze stopu cyrkonu typu Zr-Nb, za pomocą symulatora procesów metalurgicznych Gleeble 3800. Badania wykonano przy zmiennych temperaturach (T = 350÷500 °С) i zmiennej prędkości odkształcenia w granicach 0,5÷15,0 s-1. Porównano także wyniki badań eksperymentalnych i teoretycznych dla krzywych płynięcia plastycznego σp − ε , otrzymanych przy wykorzystaniu modelu reologicznego, opartego na równaniach dotyczących czynnika dziedzicznego, przeprowadzonych zgodnie z teorią pełzania materiałów.

EN

The paper presents the results of the plastometric tests executed in continuous and fractional loading of samples made from the Zr-Nb alloy, using the thermal-mechanical physical simulator Gleeble 3800. The researches were carry out with changing values of the temperature in range (T = 350÷500 °С) and changing values of the strain rate inrange 0,5÷15,0 s-1. The results of experimental and theoretical investigations were also compared for plastic flow curves, received by using the rheological model, leaning on the equations relate to the hereditary factor, conducted according to the theory of the creeping materials.

9

Sensitivity of the inverse solution with respect to the friction factor and thermo-physical parameters of the deformed material

Szeliga D., Pietrzyk M.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2012

|

Vol. 79, nr 8

648--651

EN

Inverse solution with the metamodel for plastometric tests is an efficient tool for identification of flow stress models. Input parameters for the metamodel include coefficients in the flow stress equation and parameters of the tests (temperature, strain rate). It means that this metamodel can be used for the materials, which do not differ in thermo-physical properties. Application of the same metamodel to various metals require accounting for the different thermal conductivity and the specific heat. The objective of the present work was determination of the sensitivity of the inverse solution with respect to thermo-physical properties of the tested material. Inverse solution was performed for different coefficients in the specific heat and conductivity equations. Sensitivity of the inverse solution with respect to these coefficients, as well as to the friction factor and heat transfer coefficient, was evaluated. The results show that, when the tests are performed in tools preheated together with a sample, the effect of thermal parameters can be neglected. Contrary, friction factor influences the results and should be introduced as a variable in the metamodel.

PL

Rozwiązanie odwrotne z metamodelem dla prób plastometrycznych jest efektywnym narzędziem identyfikacji modeli naprężenia uplastyczniającego. Parametry wejściowe metamodelu obejmują współczynniki w równaniu naprężenia uplastyczniającego i parametry prób (temperaturę, prędkość odkształcenia). Oznacza to, że określony metamodel można zastosować dla materiałów, które nie różnią się właściwościami termofizycznymi. Zastosowanie tego samego metamodelu dla różnych metali wymaga uwzględnienia różnych wartości przewodnictwa cieplnego i ciepła właściwego. Celem niniejszej pracy było określenie wrażliwości rozwiązania odwrotnego względem parametrów termofizycznych badanego materiału. Rozwiązanie odwrotne przeprowadzono dla różnych wartości współczynników w równaniach ciepła właściwego i przewodności cieplnej, jak również dla różnych czynników tarcia i współczynników wymiany ciepła. Wyniki wskazują, że w przypadku prowadzenia prób w narzędziach nagrzewanych wraz z próbką, wpływ parametrów cieplnych jest pomijalnie mały. Czynnik tarcia z kolei zaburza wyniki testów, więc powinien być traktowany w metamodelu jako zmienna.

10

Analiza zapasu plastyczności stopów typu Cu-Ni-Fe-Mn odkształcanych w warunkach walcowania na zimno i wielokrotnego ciągnienia rur w ciągarkach bębnowych

Galkin A., Dyja H., Dubovtsev I., Laber K.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2011

|

Vol. 78, nr 5

376--381

PL

W artykule przedstawiono wyniki analizy zapasu plastyczności stopów typu Cu-Ni-Fe-Mn podczas walcowania na zimno i wielokrotnego ciągnienia rur w ciągarkach bębnowych, na podstawie badań plastometrycznych. Badania plastyczności przeprowadzono w warunkach odpowiadających procesowi walcowania na zimno i wielokrotnego ciągnienia rur w ciągarkach bębnowych. Na podstawie przeprowadzonych badań laboratoryjnych i przemysłowych udowodniono słuszność wykorzystania podejścia fenomenologicznego do określenia prawdopodobieństwa zniszczenia metalu przy wielokrotnym obciążaniu, w procesach przeróbki plastycznej na zimno.

EN

In this paper analysis results of plasticity reserve of Cu-Ni-Fe-Mn alloys during pipes cold rolling and multiple drawing conditions in the drum-type drawing machines based on plastometric tests, was presented. Plasticity test were carried out in the specific conditions for the cold rolling process and tubes multiple drawing process, in the drum-type drawing machines. On the basis of the laboratorial and industrial research the rightness of using phenomenological approach for determination of failure probability during multiple load, in the cold plastic working processes, was proved.

11

Rheological model of Cu based alloys accounting for the preheating prior to deformation

Szeliga D., Pietrzyk M., Kuziak R., Pidvysotskyy V.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2011

|

Vol. 11, no 2

451-467

EN

Development of the rheological model of copper based alloys, accounting for the state of the solid solution prior to deformation, is the objective of the paper. Two alloys are considered, Cu-1%Cr and Cu-0.7%Cr-1%Si-2%Ni. Plastometric tests were performed at various temperatures and various strain rates. Different preheating conditions before the tests were applied aimed at investigation of the effect of the initial microstructure on the flow stress. Three different rheological models for the investigated alloys were developed using inverse analysis of the tests results. Accuracy of the inverse analysis for various models was compared and the best model was selected. This model allowed comparison of the flow stress for various preheating schedules at different temperatures and strain rates, including also those which were not applied in the plastometric tests. Developed models were implemented into the finite element code FORGE based on the Norton-Hoff visco-plastic flow rule and simulations of forging of the alloys were performed.

PL

Celem pracy było opracowanie modelu reologicznego dla stopów miedzi uwzględniającego stan początkowy materiału przed odkształcaniem. W ramach pracy dokonano analizy dwóch stopów: Cu-1%Cr i Cu-0.7%Cr-1%Si-2%Ni, dla których wykonano próby plastometryczne w szerokim zakresie temperatur i prędkości odkształcania. Wpływ początkowej mikrostruktury materiału na wartość naprężenia uplastyczniającego badano na podstawie różnych schematów nagrzewania zastosowanych przed odkształcaniem. Wybrano trzy równania opisujące naprężenie uplastyczniające dla stopów miedzi oraz przeprowadzono obliczenia metodą odwrotną dla identyfikacji parametrów tych równań. Ostatecznie wybrano model, dla którego zaobserwowano najmniejszy błąd pomiędzy danymi doświadczalnymi a obliczonymi na podstawie równania. Przyjęty model pozwolił na ocenę zachowania się materiału przy zastosowaniu różnych schematów nagrzewania i poddanym odkształcaniu w szerokim zakresie temperatur i prędkości odkształcania, uwzględniając również te warunki, które nie były stosowane w próbach plastometrycznych. Opracowany model został zaimplementowany w programie elementów skończonych FORGE i wykonano symulacje procesu.

12

Validation of the thermo-mechanical-microstructural model of hot forging process

Kuziak R., Pidvysots'kyy V., Drozdowski K.

Computer Methods in Materials Science

|

2009

|

Vol. 9, No. 4

424-434

EN

The paper deals with mathematical modelling of non-isothermal forging process accounting for the distribution of effective strain, strain rate, temperature and microstructural changes occurring in the deformed material. So far, forging technologies of the investigated alloyed steel have been designed intuitively and applied in practice, but there is still lack of reliable models describing behaviour of this steel during thermomechanical processing. Thus, the general objective of the present work was to develop rheological and microstructure evolution model for the steel under investigation. Uniaxial compression tests were performed in a wide range of strains, strain rates and temperatures. The experimental results, in the form of load vs. displacement measurements, were used as input for the inverse calculations. Rheological models based on flow stress functions of various complexity were determined and validated. It is shown that when the inverse analysis is applied to the interpretation of the plastometric tests, the properties of the material are insensitive to the method of testing and to the sample dimensions. A number of tests with identical deformation conditions and various intervals between deformation and quenching were performed to provide data for identification of the microstructure evolution model. Also stress relaxation technique was used for this purpose. The models were implemented into Forge2008 commercial code for the simulation of industrial forging process. The results of the simulation show good predictive ability of combined thermal-mechanical-microstructure evolution model in hot forging of 16NCD13 steel.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczących matematycznego modelowania procesu kucia, w warunkach powodujących szybkie zmiany temperatury materiału, umożliwiających przeprowadzenie obliczeń rozkładu efektywnego odkształcenia, prędkości odkształcenia i zmian mikrostruktury. Materiałem do badań była stal stopowa 16NCD13, dla której nie opra-cowano dotychczas modelu rozwoju mikrostruktury, zaś technologie kucia tej stali opracowywane były w oparciu o wiedzę inżynierską. Z tego powodu najważniejszym celem badań było opracowanie modelu Teologicznego i rozwoju struktury dla tej stali. Modele te opracowano w oparciu o wyniki badań plastometrycznych, w trakcie których odkształcano próbki cylindryczne stosując szerokie przedziały zmienności prędkości odkształcenia i temperatury. Wyniki badań plastometrycznych w postaci zależności siły od przemieszczenia narzędzia poddano analizie odwrotnej, która wyeliminowała wpływ tarcia i nagrzewania adiabatycznego próbki na wartość naprężenia uplastyczniającego. W ten sposób otrzymano rzeczywiste krzywe naprężenie-odkształcenie, które posłużyły do opracowania modeli reologicznych charakteryzujących się różnym stopniem skompliko-wania. W celu opracowania modelu zmian mikrostruktury austenitu zastosowano metodę relaksacji naprężenia oraz bezpośredniego chłodzenia próbki po odkształceniu. Próbki chłodzone wodą poddano ilościowej ocenie mikrostruktury. Opracowany model reologiczny i rozwoju mikrostruktury implementowano w programie Forge2008 i zastosowano do symulacji numerycznej procesu kucia odkuwki w warunkach przemysłowych. Wyniki przeprowadzonych symulacji dobrze korespondowały z wynikami badań metaloznawczych przeprowadzonych na odkuw-kach, co wskazuje na poprawność opracowanych modeli.

13

Badania plastyczności stopu magnezu AZ31

Hadasik E.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2008

|

R. 53, nr 12

790-794

PL

Podano właściwości magnezu oraz metody wytwarzania blach ze stopu AZ31. Dla tego stopu przeprowadzono badania plastometryczne metodą skręcania i ściskania na gorąco w temperaturze od 200 do 400 stopni Celsjusza i z prędkością odkształcania 0,1, i 1 s/-1. Opracowano zależności do obliczania siły nacisku na walce na podstawie wyników prób walcowania realizowanych w VSB-TU Ostawa. Dokonano oceny mikrostruktury stopu po odkształcaniu na gorąco.

EN

Properties of magnesium and methods for production of AZ31 alloy sheets have been presented. Hot torsion and hot compression plastometric tests were conducted for this alloy, for the temperature range of 200 to 400 degrees of Celsius and strain rates of 0.1 and 1 s/-1. Formulas for calculation of the rolling force were determined on the basis of rolling tests performed at VSB-TU Ostrava. Evaluation of the AZ31 alloy microstructure was done after hot forming.

14

Optimization of 34CrMo4 Steel Grade Properties

Zacek O., Gembalova P., Liska M., Boruta J.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2008

|

Vol. 75, nr 8

516-518

EN

Inner inhomogeneities of coarse cavities type have occurred during rolling of square cross-section billets of side of which being 240 mm or 260 mm respectively from steel grade 34CrMo4 for cylinders. Due to specific technological reasons the billets are made from round cross-section continuously cast semiproduct diameter of which is 410 mm or 525 mm respectively. In this work the problem was evaluated by statistical assessment of 3-years set of previous results, by FEM simulation of levelling in continuous casting machine and by plastometric simulations.

PL

Podczas walcowania kęsów o przekroju kwadratowym o wymiarach 240 mm lub 260 mm, ze stali 34CrMo4, zaobserwowano występowanie wewnętrznych niejednorodności na przekroju poprzecznym walcowanego kęsa. Z powodu określonych przyczyn technologicznych kęsy kwadratowe wykonywane są z półwyrobów o przekroju kołowym i średnicy odpowiednio 410 mm lub 525 mm, otrzymywanych w procesie COS. W pracy przedstawiono ocenę problemu powstawania wewnętrznych niejednorodności opierając się na danych statystycznych, zebranych z procesu walcowania kęsów kwadratowych w ciągu 3 lat, a także na podstawie symulacji ciągłego odlewania stali przy zastosowaniu metody elementów skończonych (MES) oraz opierając się na próbach plastometrycznych.

15

Modelowanie procesu walcowania blach na gorąco z nowoczesnych gatunków stali karoseryjnej

Hadasik E.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2008

|

Vol. 75, nr 12

707-713

PL

Dla nowoczesnych gatunków stali karoseryjnych IF, TRIP oraz DP przedstawiono wyniki prób walcowania z zastosowaniem obróbki cieplno-plastycznej, realizowane na półprzemysłowej linii w TU Bergakademie Freiberg. Otrzymane dane poddano weryfikacji poprzez symulację matematyczną i fizyczną procesu walcowania. W celu przeprowadzenia symulacji matematycznej określono metodą inverse funkcję naprężenia uplastyczniającego na podstawie wyników próby ściskania w zakresie dużych prędkości odkształcania dochodzących do 150 s-1. W symulacji matematycznej wykazano dużą zgodność obliczonych sił i momentów z wynikami pomiarów. Przeprowadzono symulację procesu walcowania w próbach plastometrycznego ściskania, w płaskim stanie odkształcenia. Uzyskano kompleksowe informacje, dotyczące przebiegu płynięcia plastycznego materiału, a także wpływu ściśle określonych warunków odkształcania i chłodzenia na końcową mikrostrukturę stali karoseryjnej.

EN

The paper presents rolling results of modern steels grades for automotive industry, including IF, TRIP and DP, with the application of thermo-plastic processing conducted on a semi-industrial rolling line in TU Bergakademie Freiberg. The obtained data were subjected to verification through mathematical and physical simulation of the rolling process. For the purpose of mathematical simulation, an inverse method was applied to determine the yield stress function based on the results of a compression test within the range of high deformation rates, reaching up to 150 s-1. In the mathematical simulation, high compliance of the calculated forces and moments with the results of measurements has been shown. Simulation of the rolling process was performed in plastometric compression tests, in a plane state of deformation followed by controlled cooling. Comprehensive information has been obtained about the course of material’s plastic flow and also the influence of strictly defined deformation and cooling conditions on the ultimate microstructure of the car-body steel.

16

Testing of the inverse software for identification of rheological models of materials subjected to plastic deformation

Szeliga D., Pietrzyk M.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2007

|

Vol. 7, no 1

35-52

EN

The general objective of the present work was to perform numerical tests for the inverse analysis of various plastometric tests. Uniaxial compression. plane strain compression and ring compression were investigated for different materials. The experimental results, in the form of load vs. displacement measurements carried out in two laboratories for various sampic dimensions, were used as input for inverse calculations. As a result, a large number of data was obtained and the comparison of flow stress values determined in various tests and in various laboratories was possible. The capabilities of the inverse analysis as well as the influence of the method of testing on the material properties were examined. It is shown. in general, that when the inverse analysis is applied to the interpretation of the plastometric tests, the properties of the material are insensitive to the method of testing and to the sample dimensions.

PL

Celem niniejszej pracy było wykonanie testów numerycznych opracowanego przez autorów programu do analizy odwrotnej różnych prób piasto metrycznych. Przedstawiono w skrócie model oraz algorytm programu. W części badawczej rozważono ściskanie próbek cylindrycznych, pierścieniowych i płaskich z różnych materiałów w różnych warunkach. Wyniki doświadczeń w formie zależności siły ściskania od przemieszczenia stempla, uzyskane w różnych laboratoriach dla różnych wymiarów próbek, zostały użyte jako dane wejściowe dla analizy odwrotnej. W konsekwencji dysponowano dużą ilością danych doświadczalnych i można było porównać wyniki uzyskane w różnych laboratoriach. Na tej podstawie wyciągnięto wnioski odnośnie do możliwości analizy inverse w zakresie identyfikacji modeli reologicznych materiału oraz odnośnie do wpływu rodzaju próby plastometrycznej na uzyskane wartości naprężenia uplastyczniającego. Wykazano, że kiedy wyniki prób plastometrycznych interpretuje się metodą analizy odwrotnej, wtedy wyznaczone własności materiału są niewrażliwe na rodzaj próby i na wymiary próbki.

17

Związek współczynnika Lodego charakteryzującego stan naprężenia w materiale z krzywą umocnienia

Pidvysotskyy V., Pietrzyk M., Milenin A.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2005

|

R. 50, nr 10-11

572-576

PL

Głównym celem pracy była analiza możliwości opracowania odpowiedniego modelu stanu naprężenia w materiale, umożliwiającego analizą procesów charakteryzujących się zmianami drogi odkształcenia. Przedstawiono związek pomiędzy współczynnikiem Lodego oraz naprężeniem uplastyczniającym, który stwierdzono analizując wyniki badań eksperymentalnych z użyciem różnych testów plastometrycznych. Wartości naprężenia uplastyczniającego otrzymane przy równoosiowym ściskaniu próbek pierścieniowych i walcowych były zbliżone do siebie w przypadku testów w warunkach smarowania i przy małej wartości współczynnika tarcia (mu= 0,05). Natomiast w przypadku testów przeprowadzanych bez smarowania przy współczynniku tarcia mu = 0,14 naprężenie to miało różne wartości dla pierścieni i walców. W artykule wykazano, że współczynnik Lodego może być jednym z kryteriów wyjaśnienia różnic między krzywymi rozciągania otrzymanymi w różnych próbach plastometrycznych.

EN

The main objective of the work was evaluation of possibility of development of the constitutive model, which takes into account the state of stress. Such model will enable analysis of processes characterized by changes of the strain path. The relation between Lode coefficient and flow stress is presented in the paper. This effect was observed during analysis of the results achieved from experiments carried out using different plastometric tests. Flow stress values obtained from axisymmetric ring and cylindrical compression for specimens were close to each other for lubricated tests and small value of the friction coefficient (mu = 0.05). On the contrary, non-lubricated tests with friction coefficient of mu = 0.14 yielded the flow stresses different for rings and cylinders. It is shown in the paper, that Lode coefficient can be one of criterion for explanation of differences in the stress-strain curves obtained from various plastometric tests.

18

Porównanie modeli naprężenia uplastyczniającego

Svyetlichnyy D., Pidvysotskyy V.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2005

|

R. 50, nr 10-11

560-566

PL

W artykule przedstawiono dwa modele naprężenia uplastyczniającego. Pierwszy z nich opracowany został przez Sellarsa i jego współpracowników, zaś drugi, dwuczęściowy model, oparty jest na teorii dyslokacji oraz teorii rekrystalizacji Kołmogorowa-Johnsona-Mehla-Avra- miego. Są to modele naprężenia uplastyczniającego jak też powstawania mikrostruktury. Naprężenie uplastyczniające oblicza się w oparciu o znajomość gęstości dyslokacji. Model dyslokacyjny uwzględnia zjawiska utwardzenia, zdrowienia i rekrystalizacji zachodzące podczas odkształcania. Model rekrystalizacji nie bierze pod uwagę różnic typów rekrystalizacji, traktując je jako taki sam proces oparty na zarodkowaniu i rozroście ziaren. W artykule przedstawiono wyniki wyznaczania parametrów obydwu modeli naprężenia uplastyczniającego. Potrzebne do tego celu dane otrzymano z prób plastometrycznych przeprowadzonych w IMŻ w Gliwicach przy użyciu symulatora Gleeble-3800. Dokonano też porównania i analizy otrzymanych wyników.

EN

The paper deals with two models of flow stress. The first one is a model developed by Sellars with co-workers. The second one based on dislocation theory and Kolmogorov-Johnson-Mehl-Avrami recrystallization theory consists of two parts. They are models of flow stress and microstructure development. Flow stress is calculated using dislocation density. During the deformation process the dislocation model takes into account hardening, recovery and recrystallization. The recrystallization model does not distinguish different kinds of recrystallization. It considers them as the same process rooted in nucleation and grain growth. In the paper are presented results of identification of parameters of both flow stress models. Plastometric test data for identification were obtained using Gleeble-3800 simulator in IMŻ (Gliwice). Comparison and analysis of the results were carried out as well.

19

Numeryczna i fizyczna symulacja procesu spęczania na gorąco stali C45 podczas badań plastometrycznych na dylatomerze DIL 805 A/D

Koczurkiewicz B., Milenin A., Laber K.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2005

|

z. 207

97--102

PL

Procesy spęczania na gorąco podczas badań plastometrycznych charakteryzują się nierównomiernością odkształceń, co z kolei powoduje nierównomierność rozwoju mikrostruktury materiału. Nierównomierność odkształceń i mikrostruktury utrudnia fizyczne modelowanie rozwoju mikrostruktury w procesach przeróbki plastycznej. W pracy przeprowadzono numeryczne i fizyczne modelowanie procesu spęczania na gorąco próbki ze stali C45 w warunkach odkształcania na dylatometrze DIL 805 A/D. Numeryczna symulacja procesu spęczania na gorąco została przeprowadzona przy wykorzystaniu programu Forge 2D bazującego na metodzie elementów skończonych. W wyniku tych badań otrzymano między innymi rozkład odkształceń oraz prędkości odkształceń na przekroju spęczanego materiału. Fizyczne modelowanie procesu prowadzone było przy wykorzystaniu dylatometru DIL 805 A/D wyposażonego w przystawkę plastometryczną. Próbki po odkształceniu poddano badaniom metalograficznym, określając średnią wielkość ziarna austenitu. Na podstawie wyników numerycznego oraz fizycznego modelowania podjęto próbę powiązania rozkładu lokalnych odkształceń i prędkości odkształceń z rozwojem mikrostruktury w kilku charakterystycznych punktach spęczanego materiału. Zarówno badania numeryczne, jak i modelowanie fizyczne prowadzone były w jednakowych warunkach z wykorzystaniem kowadeł płaskich. W analizowanym przypadku średnia wielkość odkształcenia wynosiła 60%, a temperatura badanego materiału 1050 °C.

EN

Hot upsetting processes during plastometric tests are characterized by an inequality of strains, which in turn causes an inequality of material structure development. The inequality of strains and omicrostructure makes the modeling of microstructure development in plastic working processes difficult. The numerical and physical modeling of the process of hot upsetting of steel C45 was carried out in the conditions of deformation on a DIL 805 A/D dilatometer. The numerical modeling of the hot upsetting process was performed using the Forge 2D program based on finite-element method. As a result of this examination, a distribution of strains and strain velocities on the cross-section of the material being upset was obtained. The physical modeling of the process was conducted using a DIL 805 A/D dilatometer equipped with a plastometric attachment. After deformation Specimens were subjected to metallographic examinations in order to determine the average austenite grain size. On the basis of numerical and physical modeling results, an attempt was made to relate the distribution of local strains and strain velocities to the development of microstructure at several characteristic points of the material being upset. Both the numerical examination and the physical modeling were conducted in identical conditions with the use of flat dies. In the case under analysis, the average degree of deformation amounted to 60% and the temperature of the material was 1050 °C.

20

Symulacja procesu wieloprzepustowego walcowania kątownika

Dyja H., Milenin A., Kawałek A.

Inżynieria Materiałowa

|

2003

|

R. XXIV, nr 6

772-775

PL

W niniejszej pracy rozpatrywany jest problem prognozy trójwymiarowego stanu naprężenia i odkształcenia metalu podczas wieloprzepustowego walcowania kątownika. Rozwiązanie zagadnienia otrzymano na podstawie metody elementów skończonych. Do opisu zmiany własności reologicznych w przerwach pomiędzy przepustami i podczas odkształcenia zastosowano równania teorii dyslokacji. Zaproponowano metodykę określenia współczynników zastosowanych w reologicznym modelu materiału na podstawie wyników badań plastometrycznych. Rozpatrywany jest przykład walcowania kątownika ze stopu St3S.

EN

Paper deals with the problem of three-dimensional strain-stress state prediction for metal in the multi-passes angle rolling. Solution of that problem was obtained on the basis of finite element method. The equations of the dislocation theory were used to decribe changes of material rheological properties during deformation and in the pauses between passes. The new method of calculation of rheological model parameters was proposed. This method is based on the plastometric tests. An example of the pass sequence modeling for rolling of the angle bar is presented for steel St3S, as well.