Nowe możliwości procesów przeróbki plastycznej w warunkach wymuszonej drogi odkształcenia

Podobne dokumenty
ENERGY AND STRUCTURAL EFFECTS OF ROLLING PROCESS WITH CYCLIC CHANGE OF THE STRAIN PATH

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

PL B1. Sposób kątowego wyciskania liniowych wyrobów z materiału plastycznego, zwłaszcza metalu

Metody badań materiałów konstrukcyjnych

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Temat 1 (2 godziny): Próba statyczna rozciągania metali

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Charakterystyka mechaniczna cynku po dużych deformacjach plastycznych i jej interpretacja strukturalna

Rok akademicki: 2016/2017 Kod: MME n Punkty ECTS: 5. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: -

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

PL B1. Sposób walcowania poprzecznego dwoma walcami wyrobów typu kula metodą wgłębną. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL

ZASTOSOWANIE MODELOWANIA NUMERYCZNEGO DO ANALIZY PARAMETRÓW WYTWARZANIA CIENKICH TAŚM STALOWYCH METODĄ WALCOWANIA DRUTU NA ZIMNO

STATYCZNA PRÓBA SKRĘCANIA

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 03/14. ZBIGNIEW PATER, Turka, PL JANUSZ TOMCZAK, Lublin, PL

Drgania poprzeczne belki numeryczna analiza modalna za pomocą Metody Elementów Skończonych dr inż. Piotr Lichota mgr inż.

Wyboczenie ściskanego pręta

Niekonwencjonalne procesy kształtowania objętościowego

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 23/12

Katedra Komputerowego Modelowania i Technologii Obróbki Plastycznej

SYMULACJA TŁOCZENIA ZAKRYWEK KORONKOWYCH SIMULATION OF CROWN CLOSURES FORMING

Badania właściwości zmęczeniowych bimetalu stal S355J2- tytan Grade 1

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 24/18. GRZEGORZ SAMOŁYK, Turka, PL WUP 03/19. rzecz. pat.

Adres do korespondencji: Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN, Kraków, ul. Reymonta 25

Dr inż. Paweł Rokicki Politechnika Rzeszowska Katedra Materiałoznawstwa, Bud. C, pok. 204 Tel: (17) WYCISKANIE

Wytrzymałość Materiałów

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

INSTRUKCJA DO CWICZENIA NR 4

NAPRĘŻENIA ŚCISKAJĄCE PRZY 10% ODKSZTAŁCENIU WZGLĘDNYM PRÓBEK NORMOWYCH POBRANYCH Z PŁYT EPS O RÓŻNEJ GRUBOŚCI

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 14/14. ZBIGNIEW PATER, Turka, PL JANUSZ TOMCZAK, Lublin, PL

Podstawowe przypadki (stany) obciążenia elementów : 1. Rozciąganie lub ściskanie 2. Zginanie 3. Skręcanie 4. Ścinanie

Modele materiałów

Laboratorium Dużych Odkształceń Plastycznych CWS

PL B1. Politechnika Białostocka,Białystok,PL BUP 16/02. Roman Kaczyński,Białystok,PL Marek Jałbrzykowski,Wysokie Mazowieckie,PL

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 24/18. GRZEGORZ SAMOŁYK, Turka, PL WUP 03/19. rzecz. pat.

3. Opracowanie projektu i wykonanie modernizacji hydraulicznego układu zasilającego trójsuwakową prasę kuźniczą.

Eksperymentalne określenie krzywej podatności. dla płaskiej próbki z karbem krawędziowym (SEC)

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

PEŁZANIE WYBRANYCH ELEMENTÓW KONSTRUKCYJNYCH

Politechnika Białostocka

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Rok akademicki: 2016/2017 Kod: MIM SM-n Punkty ECTS: 5. Poziom studiów: Studia II stopnia Forma i tryb studiów: Niestacjonarne

Wytrzymałość Materiałów

WPŁYW ZAKŁÓCEŃ PROCESU WZBOGACANIA WĘGLA W OSADZARCE NA ZMIANY GĘSTOŚCI ROZDZIAŁU BADANIA LABORATORYJNE

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

ANDRZEJ GONTARZ, ANNA DZIUBIŃSKA

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 16/13. JAROSŁAW BARTNICKI, Lublin, PL JANUSZ TOMCZAK, Lublin, PL

PL B1. Sposób przepychania obrotowego z regulowanym rozstawem osi stopniowanych odkuwek osiowosymetrycznych. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL

1 Sposób kształtowania radiatora

INSTRUKCJA DO CWICZENIA NR 5

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu Mechatronika Studia pierwszego stopnia. Wytrzymałość materiałów Rodzaj przedmiotu: obowiązkowy Kod przedmiotu:

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 08/15

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 26/16. ZBIGNIEW PATER, Turka, PL JANUSZ TOMCZAK, Lublin, PL PAULINA PATER, Turka, PL

PL B1. Sposób wyciskania wyrobów, zwłaszcza metalowych i zespół do wyciskania wyrobów, zwłaszcza metalowych

WSTĘP DO TEORII PLASTYCZNOŚCI

POLITECHNIKA BIAŁOSTOCKA

Ć w i c z e n i e K 4

BADANIA GRUNTU W APARACIE RC/TS.

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 22/13. ZBIGNIEW PATER, Turka, PL JANUSZ TOMCZAK, Lublin, PL

Międzynarodowa aktywność naukowa młodej kadry Wydziału Metali Nieżelaznych AGH na przykładzie współpracy z McMaster University w Kanadzie

ANALIZA ROZDRABNIANIA WARSTWOWEGO NA PODSTAWIE EFEKTÓW ROZDRABNIANIA POJEDYNCZYCH ZIAREN

Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym

Przykład wykorzystania stopów magnezu w przemyśle lotniczym: Wytłoczki

PL B1. Sposób i narzędzie do prasowania obwiedniowego odkuwki drążonej typu pierścień z występami kłowymi. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL

Materiały dydaktyczne. Semestr IV. Laboratorium

Henryk DYJA, Sebastian MRÓZ, Anna KAWAŁEK, Piotr SZOTA, Andrzej STEFANIK

BADANIA WYTRZYMA OŒCI NA ŒCISKANIE PRÓBEK Z TWORZYWA ABS DRUKOWANYCH W TECHNOLOGII FDM

Wyznaczanie współczynnika sprężystości sprężyn i ich układów

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 20/13. TOMASZ BULZAK, Zastów Karczmiski, PL WUP 03/15

PRACA PRZEJŚCIOWA SYMULACYJNA. Zadania projektowe

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH Z WYTRZYMAŁOŚCI MATERIAŁÓW

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Spis treści Przedmowa

1. Obliczenia wytrzymałościowe elementów maszyn przy obciążeniu zmiennym PRZEDMOWA 11

Podstawowe pojęcia wytrzymałości materiałów. Statyczna próba rozciągania metali. Warunek nośności i użytkowania. Założenia

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 11/14. ZBIGNIEW PATER, Turka, PL JANUSZ TOMCZAK, Lublin, PL ANDRZEJ GONTARZ, Lublin, PL

MATERIAŁOZNAWSTWO vs WYTRZYMAŁOŚĆ MATERIAŁÓW

CZTEROKULOWA MASZYNA TARCIA ROZSZERZENIE MOŻLIWOŚCI BADAWCZYCH W WARUNKACH ZMIENNYCH OBCIĄŻEŃ

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Wewnętrzny stan bryły

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć

Rys. 1. Obudowa zmechanizowana Glinik 15/32 Poz [1]: 1 stropnica, 2 stojaki, 3 spągnica

Spis treści. Przedmowa 11

WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE PLASTYCZNOŚĆ. Zmiany makroskopowe. Zmiany makroskopowe

MODELOWANIE POŁĄCZEŃ TYPU SWORZEŃ OTWÓR ZA POMOCĄ MES BEZ UŻYCIA ANALIZY KONTAKTOWEJ

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Politechnika Białostocka

Politechnika Białostocka

Tematy prac dyplomowych inżynierskich kierunek MiBM

RECENZJA. 1. Ogólna charakterystyka rozprawy

Wytrzymałość Konstrukcji I - MEiL część II egzaminu. 1. Omówić wykresy rozciągania typowych materiałów. Podać charakterystyczne punkty wykresów.

ĆWICZENIE 1 STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA METALI - UPROSZCZONA. 1. Protokół próby rozciągania Rodzaj badanego materiału. 1.2.

Transkrypt:

S. 280 HUTNIK - WIADOMOŚCI HUTNICZE Nr 5 Postać wzoru (8) w stosunku do wzoru (1) jest rozbudowana. Wyniki obliczeń pola powierzchni według wzoru (8) są jednak dokładniejsze niż według wzoru (1). Dokładność ta spowodowana jest uzmiennieniem promienia zaokrąglenia brzegu pasma od parametrów procesu. W zależności (1) przyjęto go stałym (r = 0,6h). Mniejsze wartości błędu pomiędzy wartościami obliczonymi według wzoru (8) a (1) występują ze wzrostem stopnia ubytku przekroju poprzecznego pasma. Opracowana zależność do prognozowania zmian pola powierzchni przekroju poprzecznego pasma w procesie płaszczenia drutów stalowych może być stosowana również w przypadku płaszczenia drutów z metali i ich stopów. Literatura 1. Herian J.: Poszerzenie i zmiana kształtu pasma w procesie płaszczenia drutów. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej Nr 1567, Hutnictwo z. 66, Gliwice 2003 2. Herian J.: Kształt poprzeczny pasma w jednoprzepustowym płaszczeniu drutów. Hutnik-Wiadomości Hutnicze. 2004, Nr 4, s. 192 3. Herian J.: Zależności opisujące zarys kształtu przekroju poprzecznego pasma w procesie płaszczenia drutów metodą walcowania. Hutnik-Wiadomości Hutnicze. 2004, Nr 10, s. 509 4. Skotyszewski A., Rumiński M., Łuksza J.: Analiza doświadczalna procesu walcowania spłaszczającego drutu okrągłego ze stali kwasoodpornej. Hutnik-Wiadomości Hutnicze. 2004, Nr 12, s. 593 5. Zlotnikov M. L: Proizvodstvo pljuscenoj lenty. Moskva, Metallurgizdat, 1951 6. Vladimirov I. V., Niżnik P. P., Prutov J. A.: Proizvodstvo pljuscenoj stalnoj lenty. Moskva, Metallurgija 1985 1. Ćwiklak D., Przondziono J.: Zastosowanie metody wektorowego pomiaru obrazu cyfrowego do pomiaru cech geometrycznych płaszczonego drutu. Rudy i Metale 2004, Nr 4, s. 192 Prof. dr hab. inż. FRANCISZEK GROSMAN, Dr inż. JACEK PAWLICKI, Politechnika Śląska, Katedra Modelowania Procesów i Inżynierii Medycznej ul. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice e-mail: grosman@polsl.katowice.pl UKD 539.3:620.18:669-13 Nowe możliwości procesów przeróbki plastycznej w warunkach wymuszonej drogi odkształcenia New possibilities of metal forming with forced deformation path Badania nad mechanizmami odkształcenia plastycznego, które bardzo intensywnie prowadzone są w wielu ośrodkach badawczych, pozwoliły na stwierdzenie istnienia takich sposobów odkształcenia, które wywołują istotne obniżenie nacisków niezbędnych do prowadzenia procesów kształtowania plastycznego oraz zwiększenie wielkości odkształceń granicznych. Przeprowadzone próby laboratoryjne ściskania i walcowania wykazały istotne różnice w charakterze przebiegu, rejestrowanych w trakcie prób, parametrów siłowych, w warunkach konwencjonalnych oraz z wymuszoną zmianą drogi odkształcenia. Efekty prowadzonych badań laboratoryjnych w postaci nowych danych na temat mechanicznej i strukturalnej reakcji metali, w warunkach kontrolowanej zmiany schematu obciążenia, są obiecujące i pozwalają na prognozowanie ich wdrożenia w warunkach przemysłowych. Research on mechanisms of plastic deformation, performed now intensively in many R&D centers, allowed to prove ezistence of such methods of deformation, which create significant reduction oftheforce values necessaryfor execution of metal forming and increasing the values of deformation limit. The laboratory tests madę on rolling and compression have revealed some significant differences in the naturę of the course ofpower-energy parameters registered at tests, in conventional conditions and with forced change of deformation path. Effects of executed laboratory emrninations in form of the new data concerning mechanical and structural reaction of metals, in conditions of controlled change of leading pattern, are promising and encouraging for continuation of presented research work. Słowa kluczowe: droga odkształcenia, walcowanie, ściskanie, oscylacyjne skręcanie Key words: deformation path, rolling, compression, oscillatory torsion \. Wstęp. Zapotrzebowanie na materiały o lepszych własnościach użytkowych i nowe, bądź ulepszone ze względów ekonomicznych i ekologicznych technologie ich wytwarzania, inspirują do poszukiwań nowych materiałów i technologii ich otrzymywania. Ta tendencja dominuje w badaniach naukowych. Niezależnie zatem od poszukiwania nowych zaawansowanych materiałów, aktualne jest pytanie: czy zostały wykorzystane wszystkie możliwości, jakie tkwią w naturze materiału dla uzyskania wymaganych cech technologicznych materiału oraz finalnych cech użytkowych wyrobu? Pytanie to staje się szczególnie aktualne w odniesieniu do materiałów metalicznych kształtowanych w operacjach przeróbki plastycznej [1]. Dotychczas wykorzystywane możliwości oddziaływania na właściwości metali i stopów w procesach technologicznych przeróbki plastycznej, poprzez dobór takich parametrów, jak: wskaźnik stanu naprężenia, temperatura, prędkość odkształcenia, wielkość odkształceń jednostkowych zostały praktycznie wyczerpane i ewentualnych rezerw należy szukać w nowych sposobach odkształcania. Wyniki badań nad mechanizmami odkształcenia plastycznego, które bardzo intensywnie prowadzone są w polskich ośrodkach badawczych, pozwoliły na stwierdzenie istnienia takich sposobów odkształcenia, które wywołują istotne obniżenie nacisków niezbędnych do prowadzenia procesów kształtowania plastycznego oraz zwiększenie wielkości odkształceń granicznych [2 4]. Stopień zaawansowania tych prac jest bardzo duży i dotyczy zarówno badań podstawowych, jak również aplikacji w warunkach laboratoryjnych i przemysłowych. Analiza literaturowa zagadnienia wykazała, że

2005 r. HUTNIK - WIADOMOŚCI HUTNICZE S. 281 dotychczasowe próby przemysłowych aplikacji sterowanego odkształcenia ograniczają się do procesów wyciskania i kucia, w których dodatkowym obciążeniem jest, przenoszony przez narzędzia, rewersyjny moment skręcający. Parametry kinematyczne charakteryzujące ruch narzędzi decydują o efektach siłowo-energetycznych i strukturalnych procesu przeróbki plastycznej. Istota mechanizmu powodującego wymienione efekty nie znajduje jak do tej pory jednoznacznego, przekonującego naukowego wyjaśnienia. 2. Badania materiałów w warunkach złożonych stanów obciążenia. Badania mechanizmów odkształcenia plastycznego w warunkach kontrolowanej zmiany sposobu obciążenia, mimo ich wysokich walorów naukowych i utylitarnych nie podejmują, ważnego z punktu widzenia oceny mechanicznych właściwości materiału, problemu zachowania się materiałów metalicznych w warunkach zmieniających się w sposób ciągły lub sekwencyjny schematów stanu obciążenia. Prowadzone, od wielu lat, w Katedrze Modelowania Procesów i Inżynierii Medycznej Politechniki Śląskiej badania eksperymentalne, wskazują na wysoką czułość materiału na zachodzące w trakcie kształtowania zmiany składowych zewnętrznego obciążenia. Celem badań eksperymentalnych i prac teoretycznych jest określenie charakterystyk naprężenia uplastyczniającego materiałów metalicznych oraz opracowanie metody identyfikacji modelu płynięcia plastycznego w warunkach kontrolowanego obciążenia [5-7]. Realizacja prób kształtowania z wymuszonym przebiegiem drogi odkształcenia wymagała zaprojektowania i wykonania specjalnego stanowiska badawczego. Stanowisko posiada możliwość sterowania zarówno manualnego, jak i komputerowego. System pozwala na sterowanie przebiegiem prób, poprzez zadawanie konkretnej wartości parametrów uogólnionego przemieszczenia: drogi AŻ (mm) i kąta skręcania a (stopnie, rad.) oraz prędkości ruchu trawersy v, (mm/min). Oprogramowanie umożliwia również jednoczesne zadawanie wielkości obciążenia (siła osiowa, moment skręcający, ciśnienie). W trakcie prób możliwa jest wizualizacja wyników pomiarów poprzez bieżące śledzenie przebiegu charakterystyk siłowych w funkcji czasu lub przemieszczenia. Wskazania parametrów pomiarowych wyświetlane są w postaci liczb oraz wykresów. Oprogramowanie posiada również moduł prezentacji wyników w postaci graficznej oraz możliwość wydruku. Zakres zrealizowanych wariantów odkształcenia obejmuje wyznaczenie charakterystyk mechanicznych w procesie skręcania cyklicznego oraz skręcania z nałożonym rozciąganiem lub ściskaniem, przy założeniu określonej wartości odkształcenia całkowitego s c i odkształcenia pojedynczego etapu e t. Na wariant odkształcenia składają się odkształcenia uzyskane w warunkach obciążeń odpowiadających prostemu ściskaniu, rozciąganiu i skręcaniu realizowanych sekwencyjnie wg przyjętej konwencji oraz kombinacje równoczesnego obciążenia. Badania przeprowadzane są dla pełnych próbek walcowych oraz rurkowych o różnych grubościach ścianek. Wyniki badań na wybranej grupie materiałów: miedzi, stopie tytanu i stali wysokostopowej potwierdziły istotny wpływ zmiany schematu obciążenia na wartość sił niezbędnych do realizacji odkształcenia, a tym samym na przebieg funkcji naprężenia uplastyczniającego <7 p =/(e). Na rys. l przedstawiono przykładową charakterystykę mechaniczną materiału poddanego oscylacyjnemu skręcaniu. Oczywiście, przeprowadzone badania nie wyczerpują całości zagadnienia, a jedynie sygnalizują zjawiska towarzyszące zmianie sposobu obciążenia. Problematyka ta ma szczególne znaczenie w symulacji komputerowej procesów przeróbki plastycznej charakteryzujących się niemonotonicznym i nieproporcjonalnym przebiegiem odkształcenia. Dotychczas nie opracowano uniwersalnego równania konstytutywnego dla materiałów, określonego funkcją f(a p, e, e, T) = O, która byłaby słuszna nie tylko dla procesów zachodzących w warunkach bliskich monotonicznym i proporcjonalnym przebiegom odkształcenia [8]. Otwarte jest więc pytanie: jaka powinna być postać prawidłowego modelu, który opisywałby z wystarczającą dokładnością rzeczywiste zachowanie się materiałów w zmiennych warunkach odkształcania i jakie parametry stanu powinny występować w takim modelu? Jakość modelu jest również zdeterminowana metodyką eksperymentalnego wyznaczania występujących w nim parametrów [9]. Wynika stąd, że niezbędne jest opracowanie postaci analitycznej funkcji naprężenia uplastyczniającego, uwzględniającej efekt zmiany orientacji osi głównych stanu naprężenia oraz posiadanie odpowiednio obszernej bazy danych wyników doświadczalnych w celu weryfikacji modelu. Przeprowadzone badania stały się inspiracją do opracowania i wykonania stanowisk badawczych do realizacji przebiegów odkształcenia zbliżonych do warunków, jakie występują w procesach technologicznych. Stanowiska badawcze wykonane zostały zgodnie z nowoczesnymi standardami konstrukcji, sterowania i rejestracji danych pomiarowych. Posiadają możliwość realizacji skomplikowanych procedur badawczych. Konstrukcja urządzeń jest oryginalnym rozwiązaniem technicznym opracowanym w Katedrze Modelowania Procesów i Inżynierii Medycznej. 3. Stanowiska badawcze 3.1 Stanowisko do ściskania. Urządzenie do ściskania z oscylacyjnym skręcaniem posiada następujące możliwości przeprowadzania prób odkształcania: ściskanie konwencjonalne w zróżnicowanych warunkach tarcia, 400 -r -400 kąt skręcania a, stopnie Rys. 1. Wyznaczone zależności M s =/(«) dla wariantu odkształcenia: skręcanie-skręcanie-skręcanie Fig. 1. M s =f(y.) relationships determined for the deformation variant: torsion-torsion-torsion CL 400 300-200 100 - O 4- ściskanie konwencjonalne Materiał: Cu f skr =1Hz 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 gniot rzeczywisty S h 1,2 1,4 Rys. 2. Wpływ zmiany drogi odkształcenia na wartość średnich nacisków jednostkowych Fig. 2. Influence of the variation of deformation path on the value of mean pressure

S. 282 HUTNIK - WIADOMOŚCI HUTNICZE Nr 5 np. ściskanie beztarciowe" lub w różnych warunkach smarowania, ściskanie konwencjonalne w zamkniętej matrycy z możliwością regulowanego promieniowego płynięcia metalu, ściskanie z równoczesnym oscylacyjnym skręcaniem w warunkach swobodnego promieniowego płynięcia metalu. Realizacja wymienionych prób ściskania jest realna dzięki możliwości przekazywania przez dolny stempel oscylacyjnego ruchu skręcającego. Drogę odkształcenia można regulować zmieniając proporcje udziału w odkształceniu całkowitym: odkształceń liniowych - wywołanych osiowym ruchem stempla i odkształceń postaciowych wywołanych obrotowym ruchem stempla. Urządzenie daje duże możliwości realizacji testów czułości materiału na zmianę drogi odkształcania oraz zastosowania praktycznego do prowadzenia technologicznej operacji spęczania. Sterowanie pozwala na regulację prędkości ściskania, częstości skręcania i amplitudy kąta skręcania. Nastawy wielkości kinematycznych umożliwiają płynną zmianę kąta skręcania w zakresie od 0 do +8. 400 200 400 l 200 Częstość skręcania dolnego stempla jest regulowana przez falownik w zakresie od O do 1,8 Hz z możliwością zwiększenia częstości maksymalnej do 2,6 Hz. Maksymalna prędkość przesuwu dolnego stempla (związana z ruchem trawersy maszyny wytrzymałościowej) wynosi 0,4 m/min. Dopuszczalna siła ściskająca wynosi 300 kn. Siła ściskająca i droga odkształcenia są rejestrowane komputerowo. W trakcie prób możliwa jest wizualizacja charakterystyk siłowych w czasie rzeczywistym. 3.2. Stanowisko do walcowania. Stanowisko do walcowania w warunkach cyklicznej zmiany schematu obciążenia zaprojektowano na bazie walcarki laboratoryjnej w układzie walców duo. Przeanalizowano wiele rozwiązań konstrukcyjnych klatki walcowniczej, przyjmując do realizacji projektowej i wykonawczej konstrukcję walcarki z walcami cyklicznie przemieszczającymi się poprzecznie w przeciwnych kierunkach. Regulacje i nastawy urządzenia pozwalają na zmianę wychylenia walca do + 2 mm i częstości wahań poosiowych walców do 3 Hz. Przemieszczenie poosiowe walców jest realizowane za pomocą mechanizmu dźwigniowo- -mimośrodowego. W ściśle określonym położeniu mechanizmu dźwigniowo-mimośrodowego wychylenie jest równe zeru, walcarka pracuje wówczas jak walcarka konwencjonalna. Mechanizm ruchu poosiowego walców jest oryginalnym rozwiązaniem konstrukcyjnym walcarki doświadczalnej i jest przedmiotem ochrony patentowej [10]. Częstość wahań poprzecznych walców regulowana jest płynnie poprzez zmianę prędkości obrotowej osi motoreduktora. Maksymalna prędkość obrotowa walców wynosi n = 20 min ~ l z możliwością płynnej regulacji. Wyposażeniem dodatkowym urządzenia są komplety walców roboczych: z beczkami gładkimi, wykrojami wzdłużnymi i równoległymi rowkami na powierzchni beczki walca. Walcarka doświadczalna posiada system pomiarowy firmy BMCM - Niemcy. Sterowanie systemem pomiarowym, obróbka i zapis danych odbywa się za pomocą programu NEXT VIEW 3.4. 4. Wyniki badań. Badania zachowania się materiałów w warunkach ściskania z oscylacyjnym skręcaniem przeprowadzono na grupie materiałów metalicznych o zróżnicowanym stanie wyjściowym: Cu, Al, Fe ARMCO i OH18N9. Stosowano próbki walcowe o wymiarach początkowych d 0 = 15 mm i h a = 22,5 mm oraz 400 -o S -- -100 o Rys. 3. Przebieg średnich nacisków jednostkowych i momentu skręcającego dla różnych wariantów odkształcania Fig. 3. Courses of average pressure and torąue for various deformation cases 22,2 22,6 23,0 23,4 czas, s Rys. 4. Przebieg siły ściskającej i prędkości ściskania Fig. 4. Courses of compression force and compression ratę

2005 r. HUTNIK - WIADOMOŚCI HUTNICZE S. 283 d 0 = 10 mmi/; 0 = 15 mm(h 0 /d 0 = 1,5). Próbki ściskano w warunkach zmiany podstawowych parametrów procesu: kąta skręcania a = 0 ^- ±8, częstości wahań dolnego stempla f skr = O Hz ^ 1,8 Hz. Zrealizowano szereg wariantów odkształcenia przy zmiennych parametrach kąta skręcania a i częstości wahań dolnego stempla f skr [11-13]. W trakcie prób rejestrowano siłę ściskającą F kn, w zależności od gniotu A/J mm, i czasu t s oraz moment skręcający M s Nm, w zależności od czasu t, s. Z uzyskanych zależności F = /(A/i, t)im s =/(0 wyznaczono wartości naprężeń uplastyczniających dla wybranych zakresów czasowych procesu odkształcania. Wyniki badań potwierdziły dużą skuteczność oddziaływania drogi odkształcenia na przebieg charakterystyk siłowych i strukturę a. m l ino l ii i tn 'o roc b. (D O ' "in u? o uro <A 'o 05C m 30 - poprzeczny ruch walców 20 -i 10-30 i - walcowanie konwencjonalne -2 F 0 - walec górny F 0 - walec dolny - walcowanie konwencjonalne 30 -t FW - poprzeczny ruch walców _V. 20-10 -10 - -20-30 F 0 - walec górny ~TT vv *VV* IP*^' F 0 - walec dolny Rys. 5. Charakterystyki sił nacisku walców dla walcowania konwencjonalnego i z poprzecznym ruchem walców uzyskane w dwóch przepustach a A/z 1 l mm, b A/i 2 2 mm Fig. 5. Rolling force characteristics for conventional rolling and with tmnsverse movement of rolls obtained in two passes a - kh^ I mm, b - A/z 2-2 mm materiałów poddanych ściskaniu z oscylacyjnym skręcaniem w porównaniu do ściskania konwencjonalnego. Na rys. 2 przedstawiono charakterystyki średnich nacisków jednostkowych uzyskane podczas ściskania w warunkach zmiany drogi odkształcenia w trakcie realizacji próby. Oscylacyjny ruch dolnego stempla wywołuje wyraźny spadek wartości nacisków w dowolnej fazie procesu ściskania. Z wykresów przebiegów średnich nacisków jednostkowych p ir i odpowiadających wartości momentu skręcającego M s w zależności od czasu t, uzyskanych dla przeprowadzonych wariantów schematów obciążenia, wynika ścisła korelacja pomiędzy wartością nacisków a oddziaływaniem dodatkowego odkształcenia od oscylacyjnego skręcania. Na rys. 3 przedstawiono przykładowe przebiegi charakterystyk PS, = f (t) i M s = f (t) dla wariantów odkształcania, w trakcie których w wybranej fazie procesu przebieg odkształcenia miał charakter konwencjonalny. Brak oddziaływania na materiał oscylacyjnego skręcania wywołuje efekt natychmiastowego wzrostu nacisków do poziomu odpowiadającego ściskaniu konwencjonalnemu. Podobne efekty zmiany nacisków wywołane oddziaływaniem oscylacyjnego momentu skręcającego uzyskano dla pozostałych analizowanych przebiegów drogi odkształcenia. Przedstawione na rys. 4 charakterystyki przebiegu siły ściskającej i prędkości ściskania świadczą, o wpływie zmiennej wartości siły na zmianę prędkości ściskania. Próby walcowania przeprowadzono na próbkach miedzianych i stali austenitycznej. W badaniach zastosowano próbki z miedzi 0 wymiarach początkowych przekrój \i(b 0 x/i 0 )10x8 mm i długości 1 Q = 100 mm i stali austenitycznej o przekroju 3x3 mm 1 długości/ = 30 mm. Próby realizowano w zmiennych warunkach kinematycznych procesu: prędkości obrotowej walców n, amplitudy wychylenia walców Ap i częstości poosiowego ruchu walców /. W celu wymuszenia poprzecznego płynięcia materiału zastosowano walce z równoległymi rowkami na powierzchni beczki. Przykładowo, próbki miedzi walcowano w dwóch przepustach gniotami odpowiednio: Ah 1 = l mmi Ah 2 = 2 mm, w warunkach konwencjonalnego przebiegu procesu oraz z poosiowym, cyklicznie zmiennym wychyleniem walców roboczych (f = 3 Hz, Ap = 4 mm). Efekty siłowe przeprowadzonych prób walcowania przedstawiono na rys. 5. W pierwszym przepuście nie zaobserwowano istotnych różnic sił nacisku walców niezależnie od sposobu realizacji odkształcenia próbki. Siła nacisku w warunkach poosiowego, cyklicznego ruchu walców oscyluje w granicach wartości siły nacisku uzyskanej w warunkach walcowania konwencjonalnego (rys. 5a). W drugim przepuście zarejestrowano znaczący spadek wartości siły nacisku podczas walcowania z poosiowym, cyklicznym ruchem walców (rys. 5b). Oscylacyjna, regularna zmiana wartości sił nacisku walców w obu przepustach wywołana jest ruchem poprzecznym walców i ich oddziaływaniem na walcowany materiał. Zaobserwowano ścisłą korelację pomiędzy zmianą wartości siły osiowej a siłą nacisku walców. Zmiana, siły osiowej pochodzącej zarówno odl dolnego, jak i górnego walca wywołuje efekt oscylacyjnej zmiany wartości sił nacisku. Maksymalnej wartości sił osiowych odpowiadają maksymalne spadki sił nacisku walców. Wynika stąd, że wymuszenie dodatkowego odkształcenia ścinającego w kierunku normalnym do kierunku walcowania, wywołuje znaczący efekt dla tak przeprowadzonego procesu walcowania, w postaci spadku sił nacisków walcowania. Przeprowadzone badania strukturalne na próbkach walcowanych i ściskanych, obejmujące obserwację odpowiednio przygotowanych powierzchni bocznych próbek (badania topologiczne) oraz ocenę jakościową ewolucji struktury i substruktury metalu w specyficznych warunkach obciążenia, potwierdziły istotne różnice w strukturze materiałów kształtowanych tymi sposobami. Wyniki tych badań przedstawiono w pracach [14-16]. 5. Wnioski. Uzyskane wyniki badań podstawowych były inspiracją do opracowania koncepcji nowych procesów przeróbki plastycznej, prowadzonych w warunkach wymuszonej drogi odkształcenia i pozwoliły na sformułowanie następujących wniosków:

S. 284 HUTNIK - WIADOMOŚCI HUTNICZE Nr 5 a. Odkształcanie w warunkach złożonych stanów obciążenia pozwala na sterowanie przebiegiem drogi odkształcania, która ma znaczący wpływ na wielkość skumulowanego odkształcenia i wielkość siły nacisku narzędzia na kształtowany materiał. b. W procesie spęczania z oscylacyjnym skręcaniem wartość całkowitego odkształcenia skumulowanego jest wielkością zależną od prędkości ściskania, częstości skręcania oraz wielkości amplitudy kąta skręcania. c. Zarejestrowany dla próby ściskania na zimno, z równoczesnym oscylacyjnym skręcaniem, przebieg prędkości ściskania i odpowiadającej jej siły ściskania jest charakterystyczny dla materiałów wykazujących czułość na prędkość odkształcenia, która jest typowa dla odkształceń na gorąco. d. Jednoznaczne w}'znaczenie parametrów walcowania zapewniających największą efektywność odkształcenia, wyrażoną maksymalnym obniżeniem siły nacisku walców, wymaga przeprowadzenia dalszych systemowych badań. e. Obserwowane, w analizowanych procesach odkształcania plastycznego, efekty w postaci zmian parametrów siłowych i struktury, potwierdzają możliwość wykorzystania ściskania z oscylacyjnym skręcaniem oraz walcowania z poosiowym, cyklicznym ruchem walców do przemysłowej realizacji procesów kształtowania plastycznego z wymuszoną drogą odkształcenia. Uwaga końcowa: Praca naukowa finansowana ze środków Komitetu Badań Naukowych w latach 20046 jako projekt badawczy nr 3 T08A 055 26. Literatura 1. Grosman F.: Tendencje rozwoju obróbki plastycznej metali, Obróbka Plastyczna Metali, nr 3, 2000, s. 7-12 2. Bochniak W.: Lokalizacja odkształcenia. Mechaniczne i strukturalne aspekty niestatecznego płynięcia mono- i polikrystalicznej miedzi przy różnych temperaturach. Nadplastyczność w warunkach wysokotemperaturowego wymuszania zmiany drogi odkształcenia, Zeszyty Naukowe AGH, nr 122, Kraków 1989, rozprawa habilitacyjna 3. SzyndlerR.: Spęczanie w warunkach zmiennej drogi deformacji, Rudy i Metale Nieżelazne, R 40, nr 11, 1995, s. 482-486 4. Kong L. X., Lin L., Hodgson P. D.: Materiał properties under drawing and extrusion with cyclic torsion, Materials Science and Engineering, A308, 2001, s. 209-215 5. Pawlicki J., Grosman F.: Wpływ zmiany orientacji osi głównych stanu naprężenia na wartość naprężenia uplastyczniającego, Rudy i Metale Nieżelazne, R 42. nr 11, 1997, s. 501-503 6. Pawlicki J., Grosman F.: Wpływ przebiegu odkształcenia na wartość naprężenia uplastyczniającego materiałów polikrystalicznych, Rudy i Metale Nieżelazne, R 44, nr 11, 1999, s. 565-568 7. Grosman F., Pawlicki J.: Concepts of technological applications in controlled deformation of materials, Proceedings of the 7 lh International Conference on Technology of Plasticity, Advanced Technology of Plasticity, Yokohama, Japan, vol. l, 2002, s. 1219-1224 8. Grosman F.: Flow-stress functions for the computer simulation of metal forming, Journal of Materials Processing Technology, t. 106, 2000, p. 45-48 9. Gronostajski Z.: Model naprężenia uplastyczniającego materiałów odkształcanych w różnych warunkach, Obróbka Plastyczna Metali, nr 5, 2001, s. 15-22 10. Zgł. pat. poi. P-361148, Sposób walcowania, zwłaszcza metali oraz klatka walcownicza do walcowania, zwłaszcza metali 11. Pawlicki J., Grosman F.: Analiza efektów siłowo-energetycznych dla procesów z wymuszoną drogą odkształcenia, Rudy i Metale Nieżelazne, nr 10-11, 2003, s. 479-483 12. Pawlicki J., Grosman F.: Charakterystyki materiałowe dla oscylacyjnego skręcania. FiMM 2003 - Fizyczne i matematyczne modelowanie procesów obróbki plastycznej, Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej, z. Mechanika nr 201, 2003, s. 139-144 13. Grosman F., Pawlicki J.: Processes with forced deformation path, Proceedings of the l" 1 International Conference on New Forming Technology, Harbin, China, 2004, p. 361-366 14. Grosman F., Pawlicki J., Bochniak W.: Walcowanie z wymuszonym odkształceniem poprzecznym, Materiały Konferencyjne Walcownictwo'02", Ustroń, 2002, s. 15-20 15. Rodak K., Sobota J., Pawlicki J.: Charakterystyka strukturalna metali odkształcanych w warunkach ściskania oscylacyjnego, Rudy i Metale Nieżelazne, nr 4, R49, 2003, s. 184-188 16. Sus-RyszkowskaM., Drużycka-WiencekA., KuziakR., Pawlicki J., Grosman F., Kurzydlowski K. J.: Properties and microstructure of 316LYM steel subjected to severe plastic deforrnation by Max Strain and transverse rolling. Nanostructured Materials by High-Pressure Severe Plastic Deformation. September 2004, Donetsk, Ukrainę, poster UWAGA CZYTELNICY! Zakład Kolportażu w Warszawie, ul. Bartycka 20 (tel. 840-30-86) sprzedaje za gotówkę egzemplarze archiwalne wszystkich wydawanych przez nasze Wydawnictwo czasopism. Zachęcamy naszych Czytelników, którzy pragną uzupełnić brakujące egzemplarze do skorzystania z tej możliwości.