7. Symulacje komputerowe z wykorzystaniem opracowanych modeli

Transkrypt

1 Opracowane w ramach wykonanych bada modele sieci neuronowych pozwalaj na przeprowadzanie symulacji komputerowych, w tym dotycz cych m.in.: zmian twardo ci stali szybkotn cych w zale no ci od zmieniaj cej si temperatury odpuszczania (krzywych odpuszczania) dla dowolnie ustalonego składu chemicznego oraz przyj tej temperatury austenityzowania, wpływu wybranego pierwiastka na własno ci stali, lub przyrost warto ci tej własno ci, dla ustalonych st e pozostałych pierwiastków stopowych oraz stałej temperatury austenityzowania i odpuszczania, analizy równoczesnego wpływu dwóch wybranych pierwiastków na własno ci stali, dla ustalonych st e pozostałych pierwiastków stopowych oraz stałej temperatury austenityzowania i temperatury odpuszczania. Badania symulacyjne prowadzono w zakresie st e pierwiastków stopowych wyst puj cych w badanych stalach, podanych w tabeli. Tabela Zakresy st e masowych pierwiastków stopowych wyst puj cych w analizowanych stalach szybkotn cych St enie pierwiastka C Cr W Mo V Co minimalne,7 3,7 maksymalne,4 4,7 8 9,5 4,5 7.. Symulacja krzywych odpuszczania stali szybkotn cych Dla wykonania oblicze symulacyjnych, maj cych na celu obliczenie krzywych odpuszczania, przyj to składy chemiczne uzyskane jako wynik optymalizacji przedstawionej w punkcie 6. Z ka dego z zaprezentowanych tam przykładów wybrano spo ród 5 składów chemicznych jeden osi gaj cy najwi ksz warto ć funkcji przystosowania. W efekcie otrzymano 6 ró nych składów chemicznych stali szybkotn cych zamieszczonych w tabeli, przyjmuj c składy b d ce optymalnymi dla ogranicze przyj tych w ka dym cyklu optymalizacji. Dla w ten sposób wybranych składów chemicznych wykonano, przy

2 zastosowaniu opracowanego modelu sieci neuronowej, obliczenia symulacyjne krzywych odpuszczania, które przedstawiono graficznie na rysunkach Przedstawione wyniki oblicze krzywych odpuszczania stanowi przykład mo liwo ci wykorzystania opracowanych modeli sieci neuronowych, jako narz dzia do symulacji komputerowej. Mo liwe jest prowadzenie swobodnych bada numerycznych w przestrzeni składów chemicznych w granicach okre lonych przez st enia pierwiastków chemicznych wyst puj ce w gatunkach stali obj tymi badaniami. Jednak e wskazać nale y, e nie mo na pomin ć przy okre laniu składów chemicznych stali dla których maj być prowadzone obliczenia symulacyjne, istotnych ogranicze wynikaj cych na przykład z równowa nika w gla (równanie ) dla stali szybkotn cych, lub innych np. przyj tych jako dodatkowe w procedurze optymalizacyjnej (tabela ). Tak e jednoznaczne wnioski dotycz ce przebiegu krzywych odpuszczania mo na sformułować dopiero po przeprowadzeniu odpowiednich bada do wiadczalnych. Z drugiej jednak strony wyniki oblicze twardo ci stali szybkotn cych po obróbce cieplnej, uzyskane przy zastosowaniu opracowanej sieci neuronowej, wykazuj bardzo dobr zgodno ć z danymi do wiadczalnymi, gdy wyniki oblicze weryfikacyjnych pojedynczej warto ci twardo ci dla ustalonej temperatury austenityzowania i temperatury odpuszczania wynosi ok HRC. Mo e to zatem uzasadniać twierdzenie, e przykładowo zaprezentowane a uzyskane w wyniku symulacji komputerowej krzywe odpuszczania z bardzo dobrym przybli eniem opisuj wyniki rzeczywiste. Tabela Zestawienie przyj tych składów chemicznych stali szybkotn cych do wyznaczania krzywych odpuszczania. Skład chemiczny St enie masowe pierwiastka, % C Cr W Mo V Co I,99 4,59 3,5,4, 7,7 II,6 4,63,8 4,,93, III, 4,6 5, 4,,36,7 IV,9 4,68 3,95,,5,4 V,8 4,67,54,35,,69 VI,8 4,45 3,5 3,,49, 76 W. Sitek

3 7 6 5 Ta=5 Ta=9 Ta= Ta= Rys.58. Krzywe odpuszczania dla składu nr I (symulacja) Ta=5 Ta=9 Ta= Ta= Rys. 59. Krzywe odpuszczania dla składu nr II (symulacja) Ta=5 Ta=9 Ta= Ta= Rys. 6. Krzywe odpuszczania dla składu nr III (symulacja) 77

4 7 6 5 Ta=5 Ta=9 Ta= Ta= Rys.6. Krzywe odpuszczania dla składu nr IV (symulacja) Ta=5 Ta=9 Ta= Ta= Rys. 6. Krzywe odpuszczania dla składu nr V (symulacja) Ta=5 Ta=9 Ta= Ta= Rys. 63. Krzywe odpuszczania dla składu nr VI (symulacja) 78 W. Sitek

5 7.. Symulacja wpływu jednego pierwiastka na twardo ć stali szybkotn cych W przykładzie tym zastosowano opracowany model sieci neuronowej do symulacji wpływu jednego wybranego pierwiastka stopowego na przyrost twardo ci, przy ustalonych stałych st eniach pozostałych pierwiastków. Wykonano przykładowo analiz wpływu wybranych pierwiastków (wolframu i molibdenu) przy udziale oraz bez udziału dodatku stopowego kobaltu w stali. Obok prezentowanych przykładów mo liwe jest szersze prowadzenie analiz symulacyjnych wpływu składu chemicznego na efekt twardo ci wtórnej, w zakresie st e pierwiastków stopowych wyst puj cych w analizowanej grupie stali. Przykłady wykonanych analiz wpływu wybranych pierwiastków stopowych, tj, wolframu, molibdenu i kobaltu przedstawiono na rysunkach Dla celów analizy ustalono stałe st enia pierwiastków stopowych podane w tabeli 3. Stałe warto ci st enia wolframu, molibdenu i kobaltu dotycz tych przypadków, w których nie analizowano wpływu tych pierwiastków na przyrost twardo ci. Tabela 3 Przyj te w obliczeniach stałe st enia pierwiastków stopowych. St enie masowe pierwiastka stopowego, % C Cr W Mo V Co, 4, 6,5 4,5 Temperatura austenityzowania Ta=5 o C Tt=48 Tt=5 Tt=54 Tt=57,5 Temperatura austenityzowania Ta=4 o C Tt=48 Tt=5 Tt=54 Tt= St enie masowe W, % St enie masowe W, % Rys. 64. Wpływ wolframu na przyrost twardo ci stali 79

6 ,5 Temperatura austenityzowania Ta=5 o C Tt=48 Tt=5 Tt=54 Tt=57,5 Temperatura austenityzowania Ta=4 o C Tt=48 Tt=5 Tt=54 Tt= St enie masowe W, % St enie masowe W, % Rys.. Wpływ wolframu na przyrost twardo ci stali (Co=5,5%) Temperatura austenityzowania Ta=5 o C,5 Tt=48 Tt=5 Tt=54 Tt=57, St enie masowe Mo, % Temperatura austenityzowania Ta=4 o C,5,5 Tt=48 Tt=5 Tt=54 Tt= St enie masowe Mo, % Rys. 66. Wpływ molibdenu na przyrost twardo ć stali Temperatura austenityzowania Ta=5 o C,5 Tt=48 Tt=5 Tt=54 Tt=57, St enie masowe Mo, % Temperatura austenityzowania Ta=4 o C,5,5 Tt=48 Tt=5 Tt=54 Tt= St enie masowe Mo, % Rys. 67. Wpływ molibdenu na przyrost twardo ć stali (Co=5,5%) 8 W. Sitek

7 3,5,5 Temperatura austenityzowania Ta=5 o C Tt=48 Tt=5 Tt=54 Tt=57 3,5,5 Temperatura austenityzowania Ta=4 o C Tt=48 Tt=5 Tt=54 Tt= St enie masowe Co, % St enie masowe Co, % Rys.68. Wpływ kobaltu na przyrost twardo ć stali szybkotn cej 7.3. Symulacja wpływu dwóch pierwiastków na własno ci stali szybkotn cych Drugi przykład symulacji przestawia wpływ dwóch wybranych pierwiastków stopowych na twardo ć stali przy ustalonych stałych st eniach pozostałych pierwiastków oraz parametrach obróbki cieplnej oraz odporno ć na p kanie. W przypadku odporno ci na p kanie przedstawiono wyniki wpływu dwóch pierwiastków a tak e temperatury obróbki cieplnej. Przyj to przy tym ustalone st enie oraz parametry obróbki cieplnej zestawione w tabeli 4. Wyniki przeprowadzonej symulacji dla ró nych kombinacji pierwiastków przedstawiono na rysunkach Tabela 4 Przyj te do symulacji wpływu dwóch pierwiastków stałe st enia pierwiastków stopowych oraz temperatury austenityzowania i odpuszczania St enie masowe pierwiastka stopowego, % Temperatura, C C Cr W Mo V Co austenityzowania odpuszczania,95 4, 6,5 4,5,8 8

8 Rys. 69. Wpływ molibdenu i chromu na twardo ć stali szybkotn cych Rys. 7. Wpływ molibdenu i chromu na twardo ć stali szybkotn cych (Co=5,5%) Rys. 7. Wpływ wolframu i molibdenu na twardo ć stali szybkotn cych 8 W. Sitek

9 Rys. 7. Wpływ wolframu i molibdenu na twardo ć stali szybkotn cych (Co=5,5%) Rys. 73. Wpływ wanadu i molibdenu na twardo ć stali szybkotn cych Rys. 74. Wpływ wanadu i molibdenu na twardo ć stali szybkotn cych (Co=5,5%) 83

10 Rys.. Wpływ wanadu i molibdenu na współczynnik K Ic stali szybkotn cych Rys. 76. Wpływ wolframu i molibdenu na współczynnik K Ic stali szybkotn cych Rys. 77. Wpływ molibdenu i temperatury odpuszczania na współczynnik K Ic stali 84 W. Sitek

11 Rys. 78. Wpływ wanadu i temperatury austenityzowania na współczynnik K Ic stali Rys. 79. Wpływ wanadu i temperatury odpuszczania na współczynnik K Ic stali Rys. 8. Wpływ temperatury austenityzowania i odpuszczania na współczynnik K Ic stali 85