Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Symulacja numeryczna procesów SPD

100%

Olejnik L. , Rosochowski A.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2007

|

tom z. 216

107--112

PL

Wzrost roli obróbki plastycznej w kreowaniu właściwości materiałów przejawia się rosnącym znaczeniem procesów SPD. Są one na razie stosowane głównie do rozdrabniania ziarna na potrzeby badawcze. Brak jest bowiem wydajnych metod, które można zastosować w skali przemysłowej. Przy poszukiwaniu odpowiednich rozwiązań korzysta się z symulacji numerycznych. Podstawowym kryterium oceny przydatności jest badanie rozkładów odkształceń, które mają decydujący wpływ na równomierność rozwoju mikrostruktury przerabianego materiału. W pracy pokazano wykorzystanie metody elementów skończonych do przewidywania zdolności wybranych metod SPD do kumulowania odkształcenia plastycznego, niezbędnego dla uzyskania odpowiedniego rozdrobnienia ziarna. Symulacje numeryczne prowadzono w celu określenia optymalnego kształtu roboczych powierzchni narzędzi. Najwięcej uwagi poświęcono badaniu procesu ECAP, który realizowano przy użyciu kanału kątowego z wieloma zakrętami, a więc w warunkach zapewniających wysoką wydajność wytwarzania drobnoziarnistej struktury. Wyznaczano pożądany kształt i wymiary przekroju poprzecznego wsadu oraz optymalizowano profil kanału. Szczególną uwagę poświęcono analizie wpływu kształtu kanału na jednorodność odkształcenia plastycznego w osiowym przekroju wzdłużnym przeciskanego wsadu. Rozkłady odkształcenia obliczano za pomocą pakietu ABAQUS/Explicit stosując modele płaskie i przestrzenne. Wyniki analiz posłużyły jako wytyczne do budowy matryc do przeciskania, które z powodzeniem sprawdzono przy wytwarzaniu struktur UFG w stopach aluminium.

EN

Severe plastic deformation (SPD) is a new discipline of metal forming technology, which is used to produce an ultrafine grained (UFG) structure and improve properties of metals. There are many SPD processes being proposed but none of them has been used on an industrial scale yet. Finite element method (FEM) is an invaluable tool, which can help understand the mechanics of these processes and make them more industrially feasible. It can also assist in developing new processes. The present paper will show a few case studies based on FEM analyses of SPD processes.

2

Methods of fabricating metals for nano-technology

100%

Olejnik L. , Rosochowski A.

Bulletin of the Polish Academy of Sciences. Technical Sciences

|

2005

|

tom Vol. 53, nr 4

413-423

EN

The paper gives an introduction to nanostructuring techniques used for industrial fabrication of hulk nanocrystalline metal s - basic materials utilized in shaping nanoscale structures. Nanostructured metals, called nanometals, can be produced by severe plastic deformation (SPD). We give an expert coverage of current achievements in all important SPD methods and present future industry developments and research directions including both batch and continuous processes. In the laboratories of both WUT and DOS we have developed industry standard equipment and machinery for nanometals processing. Utilizing the latest examples from our research, we provide a concise introduction to the field of mass production of nanometals for nanotechnology. Key words: ultra-fine grain structure, severe plastic deformation, ECAP (equal channel angular pressing), grain refinement, aluminium alloys.

3

Wytwarzanie wielofunkcyjnych blach do tłoczenia za pomocą przyrostowego odkształcania w kanale kątowym

100%

Olejnik L. , Rosochowski A.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2015

|

tom T. 26, nr 4

307--324

PL

W artykule podano przegląd obecnie stosowanych metod produkcji wielofunkcyjnych wykrojek blaszanych o zmiennej grubości przeznaczonych do tłoczenia (tzw. Tailored Blanks, TB) wraz ze wskazaniem obszarów ich zastosowania i potencjalnych trudności. Zaproponowano nową metodę wytwarzania wykrojek TB, w której do zmiany grubości blachy zastosowano schemat odkształcenia oparty na prostym ścinaniu. Jest to odmiana procesu, który powstał początkowo jako metoda rozdrobnienia struktury ziarnistej metali za pomocy przeciskania materiału przez kanał kątowy bez zmiany grubości tego materiału (tzw. metoda ECAP). Jej rozwinięcie w kierunku zadawania odkształcenia za pomocą małych jego przyrostów (metoda I-ECAP) umożliwiło przerabianie długich odcinków materiału, jak również zróżnicowanie grubości materiału. Korzystając z tej możliwości, zbudowano dwa typy urządzeń do przyrostowego odkształcania kawałków blach przy przejściu przez kanał kątowy. Pokazano przykłady wykrojek o zmiennej grubości, które wytwarzano przy użyciu różnych konfiguracji narzędzi realizujących przyrostowe ścinanie. Wykrojki uzyskane nową metodą nazwano wykrojkami TSB (Tailored Sheared Blanks). Przeprowadzono symulację za pomocą metody elementów skończonych jednego z tych procesów, która dała wgląd w mechanizm różnicowania grubości blachy i rozkład odkształceń. Zaproponowana metoda ma szereg zalet takich, jak: brak spoiny, możliwość zarówno pocienienia, jak i pogrubienia blachy wyjściowej, uskoki na grubości blachy po dwóch stronach oraz dowolna długość odcinka przejściowego pomiędzy różnymi grubościami.

EN

The paper reviews the current methods of producing tailored blanks (TBs), together with the areas of applications and possible problems. A new method of producing TBs, based on simple shear, has been proposed. It is a variant of the process, which originally has been developed as a means of refining grain structure of metals by Equal Channel Angular Pressing (ECAP). Further development of ECAP towards an incremental version of this process (I-ECAP) enables processing very long billets and varying their thickness. Taking advantage of the latter, two different experimental rigs have been built in order to check feasibility of producing TBs by I-ECAP. TBs produced in this way have been named Tailored Sheared Blanks (TSBs). Finite element simulation of the process realised on one of these rigs provided an insight into the mechanism of changing blank thickness and strain distribution. The proposed method has several advantages such as lack of welding seams, possibility of thinning as well as thickening initial blanks, creation of thickness steps on both sides of the blank and flexible length of thickness transition.

4

Przyrostowy sposób przeciskania przez kanał kątowy

100%

Olejnik L. , Rosochowski A.

|

2009

|

tom nr 10

22-27

PL

W artykule opisano nowy sposób przyrostowego wytwarzania odkształceń ścinających oparty na metodzie ECAP. Wynikająca stąd nowa metoda I-ECAP nadaje się do produkcji metali ultradrobnoziarnistych w postaci półwyrobów o znacznej szerokości i nieskończonej długości. Zidentyfikowano parametry tej metody i drogą symulacji numerycznych wyznaczono ich pożądane wartości.

EN

The new way of incremental generation of shear strains based on ECAP method was described in the paper. New method called IECAP is suitable for production of ultrafine-grained metals in the form of semi-finished products with substantial width and infinite length. Parameters of the method were identified and desirable values of them were determined using numerical simulations.

5

Uzyskiwanie ultra-drobnoziarnistych struktur w metalowych przedmiotach o pierścieniowym przekroju poprzecznym

100%

Rosochowski A. , Olejnik L.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2011

|

tom z. 238

133-140

PL

Ultra drobne ziarno i wysokie właściwości mechaniczne metalu można uzyskiwać techniką SPD także w wyrobach o określonym kształcie. Pokazano to na przykładzie przedmiotów o pierścieniowym przekroju poprzecznym, które mogą być bezpośrednio wytwarzane przez skręcanie z udziałem ciśnienia i drogą przeciskania przez kanał kątowy. Przy użyciu symulacji numerycznych porównano przeciskanie odcinków rur, które realizowano procesem stacjonarnym i nowym sposobem zakładającym przyrostowe prowadzenie procesu odkształcania. Wykazano, że przyrostowe przeciskanie pozwala uzyskać równomierny rozkład odkształcania na grubości ścianki i umożliwia przerób odcinków rur o większej długości niż zwykła operacja ECAP.

EN

Severe plastic deformation of metals in order to refine their grain structure and improve properties is usually carried out on simple billets. Semi-finished products of bars, plates and sheets are then converted into more complex shapes. One of those shapes is tube. This paper presents an alternative approach to obtaining tubes with ultrafine grained structure, which is based on direct severe plastic deformation of tubes. A new incremental process of equal channel angular extrusion is proposed to be used for this purpose. Finite element simulation is used to analyse different process and tool configurations giving a valuable insight into feasibility of this new approach.

6

Problem wzajemnego oddziaływania wstępniaków w procesie ECAP z użyciem wzmacnianej matrycy

80%

Olejnik L. , Goliński J. , Rosochowski A.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2007

|

tom z. 216

101--106

PL

Przeciskanie przez kanał kątowy jest powszechnie stosowanym sposobem wytwarzania ultra-drobnoziarnistych struktur w metalach. Z powodu swojej popularności często jest wykonywane na prasach jako cyklicznie powtarzana operacja realizowana przelotowo. Zmienne warunki przeciskania mają silny wpływ na zachowanie się odcinków przerabianego pręta w części wyjściowej kanału. W pracy analizowano czynniki wpływające na kształt końców przeciskanych wstępniaków. Udokumentowano formowanie się czół i końcówek prostopadłościennego wsadu w czasie jego przechodzenia przez klasyczny kanał kątowy oraz problemy wynikające z oddziaływania podobnie przeciskanych odcinków wsadu. Opisano działania, które są konieczne aby zapewnić niezakłócone prowadzenie przeciskania w podwyższonej temperaturze.

EN

Equal channel angular pressing (ECAP) is the most popular method of severe plastic deformation (SPD) used to refine grain structure of metals. ECAP is mainly used for laboratory trials, which means that its technological suitability for industrial applications remains unconfirmed. This is caused by the lack of studies on practical issues of ECAP. This paper addresses one of those practical issues related to the fact that ECAP is performed on multiple billets consecutively forced through a changing output channel, which results from using a prestressed die. This, together with the inherent deformation of both leading and rear ends of the billet in contact, may lead to the front billet becoming stacked in the output channel and blocking the passage for the following billets. This, in turn, leads to an excessive force, which can cause punch or die failure. All these effects are documented using FEM simulation and experimental evidence for the case of warm ECAP of IF steel. Remedies are proposed, based on a force monitoring system implemented on a hydraulic press.

7

Problem wzajemnego oddziaływania wstępniaków w procesie ECAP z użyciem wzmacnianej matrycy

80%

Olejnik L. , Goliński J. , Rosochowski A.

|

2007

|

tom nr 7-8

37-40

PL

Przeciskanie przez kanał kątowy jest powszechnie stosowanym sposobem wytwarzania ultra-drobnoziarnistych struktur w metalach. Z powodu swojej popularności często jest wykonywane na prasach jako cyklicznie powtarzana operacja realizowana przelotowo. Zmienne warunki przeciskania mają silny wpływ na zachowanie sie odcinków przerabianego pręta w części wyjściowej kanału. W pracy analizowano czynniki wpływające na kształt końców przeciskanych wstępniaków. Udokumentowano formowanie się czół i końcówek prostopadłościennego wsadu w czasie jego przechodzenia przez klasyczny kanał kątowy oraz problemy wynikające z oddziaływania posobnie przeciskanych odcinków wsadu. Opisano działania, które są konieczne, aby zapewnić niezakłócone prowadzenie przeciskania w podwyższonej temperaturze.

8

Wytwarzanie wielofunkcyjnych blach techniką ścinania

80%

Olejnik L. , Goliński J. , Rosochowski A.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2015

|

tom z. 267

155--160

PL

Zadawanie odkształceń postaciowych sposobem przyrostowym zaproponowano do wytwarzania wielofunkcyjnych wykrojek o zmiennych właściwościach (tzw. Tailored Blanks) przy zachowaniu niezmiennej grubości blachy. Opisano narzędzia umożliwiające przyrostowe ścinanie blachy oraz podano procedurę wykonania wykrojek, którą sprawdzano drogą symulacji i przez doświadczenie. Wykrojki wytwarzane proponowaną metodą nazwano wykrojkami TSB (Tailor Sheared Blanks).

EN

Incremental shear has been used to vary blank properties along the sheet plane. The feasibility of the method has been investigated to manufacture so called Tailor Sheared Blanks featuring property distribution of the blank without thickness variation. Mechanical properties resulting from evolution of coarse grain microstructure towards ultra fine grain one can be achieved. Tool configuration, experimental procedure, simulation using finite element method and preliminary trials of producing tailored blanks by incremental shear were described.

9

Wytwarzanie odkształceń ścinających metodą przyrostową

80%

Olejnik L. , Goliński J. , Rosochowski A.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2009

|

tom z. 226

7-12

PL

Materiały poddawane odkształceniom ścinającym o znacznej wartości cechują się wysokimi właściwościami mechanicznymi, co jest pożądane w przypadku zastosowania ich w silnie obciążonych konstrukcjach. Opisano nowy sposób przyrostowego wytwarzania odkształceń ścinających oparty na metodzie ECAP. Wynikająca stąd nowa metoda I-ECAP nadaje się do produkcji metali ultra-drobnoziarnistych w postaci półwyrobów o znacznej szerokości i nieskończonej długości.

EN

Severely shear strained materials poses high mechanical strength which is useful in the case of heavily loaded engineering components. A new way of incremental shear, based on the well known ECAP method, was proposed. As a result, the entirely new incremental SPD method, called I-ECAP was developed to enable production of UFG metals in the form of long bars and plates.

10

Kształtowanie przyrostowe wielofunkcyjnych pakietów blaszanych do tłoczenia

80%

Goliński J. , Olejnik L. , Rosochowski A.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2015

|

tom z. 267

149--154

PL

Zadawanie odkształceń postaciowych sposobem przyrostowym zastosowano do wytwarzania wielofunkcyjnych pakietów blaszanych o zmiennej grubości przeznaczonych do tłoczenia (tzw. Tailored Blanks). Pokazano przykłady wykrojek o zmiennej grubości, które wytworzono przy użyciu różnych konfiguracji narzędzi realizujących przyrostowe ścinanie. Wykrojki uzyskane nową metodą nazwano wykrojkami TSB (Tailor Sheared Blanks).

EN

Incremental shear has been used to vary blank thickness along its length. The method has been proved to manufacture so called Tailor Sheared Blanks featuring both gradually and stepwise varying thickness of the sheet. Tool configuration, produced tailored blanks and simulation of the incremental shear process for shaping of TSB were described.

11

Modelling microstructure evolution during equal channel angular pressing (ECAP) of Mg alloys using cellular automata finite element (CAFE) method

80%

Gzyl M. , Rosochowski A. , Milenin A. , Olejnik L.

Computer Methods in Materials Science

|

2013

|

tom Vol. 13, No. 2

357--363

EN

Equal channel angular pressing (ECAP) is one of the most popular methods of obtaining ultrafine grained (UFG) metals. However, only relatively short billets can be processed by ECAP due to force limitation. A solution to this problem could be recently developed incremental variant of the process, so called I-ECAP. Since I-ECAP can deal with continuous billets, it can be widely used in industrial practice. Recently, many researchers have put an effort to obtain UFG magnesium alloys which, due to their low density, are very promising materials for weight and energy saving applications. It was reported that microstructure refinement during ECAP is controlled by dynamic recrystallization and the final mean grain size is dependent mainly on processing temperature. In this work, cellular automata finite element (CAFE) method was used to investigate microstructure evolution during four passes of ECAP and its incremental variant I-ECAP. The cellular automata space dynamics is determined by transition rules, whose parameters are strain, strain rate and temperature obtained from FE simulation. An internal state variable model describes total dislocation density evolution and transfers this information to the CA space. The developed CAFE model calculates the mean grain size and generates a digital microstructure prediction after processing, which could be useful to estimate mechanical properties of the produced UFG metal. Fitting and verification of the model was done using the experimental results obtained from I-ECAP of an AZ31B magnesium alloy and the data derived from literature. The CAFE simulation results were verified for the temperature range 200-250 °C and strain rate 0.01-0.5 s-1; good agreement with experimental data was achieved.

PL

Równokanałowe wyciskanie kątowe (equal channel angular pressing – ECAP) jest jedną z najpopularniejszych metod otrzymywania ultra drobnoziarnistych metali. Jednak z powodu dużych sił potrzebnych do przeprowadzenia procesu, tylko relatywnie krótkie wstępniaki mogą być wyciskane. Rozwiązaniem problemu może być opracowany inkrementalny wariant tego procesu, tzw. I-ECAP. Ze względu na to, że przy użyciu I-ECAPu mogą być przetwarzane nieskończenie długie elementy, może on znaleźć szerokie zastosowanie w praktyce przemysłowej. Mechanizm rozdrobnienia ziarna podczas przeróbki plastycznej stopów magnezu różni się znacząco od metali takich jak aluminium lub miedź i ich stopy. Ostatnie wyniki wskazują, że mechanizm rozdrobnienia ziarna podczas ECAPu jest sterowany przez proces rekrystalizacji dynamicznej, a ostateczna średnia wielkość ziarna jest zależna głównie od temperatury procesu. W niniejszej pracy sprzężona metoda automatów komórkowych i elementów skończonych (cellular automata finite element – CAFE) została wykorzystana do opisu rozwoju mikrostruktury podczas czterech przejść ECAPu i jego inkrementalnego wariantu, I-ECAPu. Dynamika zmian w przestrzeni automatów komórkowych jest determinowana przez reguły przejścia, których parametrami są odkształcenie, prędkość odkształcenia oraz temperatura – uzyskane z symulacji metodą elementów skończonych. Model zmiennej wewnętrznej opisuje wzrost całkowitej gęstości dyslokacji i przekazuje tę informację do przestrzeni automatów komórkowych. Opracowany model CAFE oblicza średnią wielkość ziarna oraz generuje cyfrowy obraz mikrostruktury, co może być przydatne w wyznaczaniu własności mechanicznych otrzymanego materiału. Dopasowanie oraz weryfikacja modelu zostały wykonane przy wykorzystaniu wyników uzyskanych z przeprowadzonego procesu inkrementalnego ECAPu stopu magnezu AZ31B oraz danych literaturowych. Wyniki symulacji metodą CAFE zostały zweryfikowane dla zakresu temperatur 200-250°C oraz prędkości odkształcenia 0.01-0.5 s-1; uzyskano bardzo dobrą zgodność z wynikami eksperymentalnymi.

12

Determination of friction factor by ring compression testing and FE analysis

70%

Gzyl M. , Rosochowski A. , Olejnik L. , Sikora K. , Jawad Qarni M.

Computer Methods in Materials Science

|

2015

|

tom Vol. 15, No.1

156--161

EN

The goal of this study was to examine performance of various lubricants for aluminium alloy AA5083. Conventional ring compression tests were conducted at 200°C. Samples were compressed to 50% of the initial height with a constant ram velocity 0.5 mm/s using a servo-controlled hydraulic press. The optimization procedure was implemented in self-developed software to identify friction factors from experiments. The application launches remotely finite element (FE) simulations of ring compression with a changing friction factor until a difference between experiment and numerical pre¬diction of the internal diameter of the sample is smaller than 0.5%). FE simulations were run using Forge3 commercial software. The obtained friction factor quantitatively describes performance of a lubricant and can be used as an input parameter in FE simulation of other processes. It was shown that application of calcium alumínate conversion coating as pre-lubrication surface treatment reduced friction factor from 0.28 to 0.18 for MoS2 paste. It was also revealed that com-mercially available graphite-based lubricant with an addition of calcium fluoride applied on conversion coating of calcium alumínate had even lower friction factor of 0.11

PL

Celem niniejszej pracy było zbadanie przydatności różnych smarów dla obróbki plastycznej stopu aluminium AA5083. Standardowe testy spęczania próbek pierścieniowych zostały wykonane w temperaturze 200°C. Próbki zostały spęczone do 50% początkowej wysokości ze stałą prędkością przesuwu narzędzia 0.5 mm/s. Testy zostały przeprowadzone na prasie hydraulicznej z serwonapędem. Procedura optymalizacyjna została zaimplementowana w samodzielnie opracowanej aplikacji w celu zidentyfikowania współczynników tarcia na podstawie wyników prób spęczania. Aplikacja zdalnie uruchamia symulację metodą elementów skończonych (MES) procesu spęczania próbki pierścieniowej ze zmieniającym się współczynnikiem tarcia dopóki różnica pomiędzy wewnętrzną średnicą próbki otrzymaną z eksperymentu oraz z symulacji numerycznej nie jest mniejsza niż 0.5%. Symulacje MES zostały wykonane w komercyjnym pakiecie Forge3. Otrzymane współczynniki tarcia pozwalają na ilościową ocenę przydatności użytego smaru oraz mogą być bezpośrednio użyte w symulacji MES. Wykazano, że dla smaru na bazie MoS2 zastosowanie powłoki konwersyjnej glinianu wapnia jako warstwy podsmarnej zmniejsza wartość współczynnika tarcia z 0.28 do 0.18. Zostało również pokazane, że dostępny na rynku smar grafitowy z domieszką fluorku wapnia nałożony na powłoce podsmarnej glinianu wapnia dał jeszcze mniejszy współczynnik tarcia, równy 0.11.