ROLA BADAŃ MODELOWYCH W OPRACOWANIU TECHNOLOGII WYTWARZANIA BLACH CIENKICH DO CIĘCIA LASEROWEGO

Podobne dokumenty
WYZNACZANIE NAPRĘŻENIA UPLASTYCZNIAJĄCEGO STALI W STANIE PÓŁCIEKŁYM

SYMULACJA TŁOCZENIA ZAKRYWEK KORONKOWYCH SIMULATION OF CROWN CLOSURES FORMING

DOŚWIADCZALNE BADANIA CIĄGLIWEGO PĘKANIA PRÓBEK Z KARBAMI WYKONANYCH ZE STOPÓW ALUMINIUM EN-AW 2024 ORAZ EN-AW 2007

ANALIZA KINETYKI REKRYSTALIZACJI PO ODKSZTAŁCENIU ZA POMOCĄ METODY RELAKSACJI NAPRĘŻENIA

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

Badanie wytwarzania korpusów granatów kumulacyjno-odłamkowych metodą wyciskania na gorąco

ILOŚCIOWA ANALIZA SKŁADU FAZOWEGO W WYBRANYCH STALACH KONSTRUKCYJNYCH

Andrzej WROŻYNA, Roman KUZIAK. Instytut Metalurgii Żelaza

WPŁYW SZYBKOŚCI STYGNIĘCIA NA WŁASNOŚCI TERMOFIZYCZNE STALIWA W STANIE STAŁYM

Stochastic modelling of phase transformations using HPC infrastructure

STABILNOŚĆ STRUKTURALNA STALI P92 W KSZTAŁTOWANYCH PLASTYCZNIE ELEMENTACH RUROCIĄGÓW KOTŁÓW ENERGETYCZNYCH ANDRZEJ TOKARZ, WŁADYSŁAW ZALECKI

Osiągnięcia Uzyskane wyniki

MODELOWANIE WARSTWY POWIERZCHNIOWEJ O ZMIENNEJ TWARDOŚCI

Modelowanie i analiza numeryczna procesu wykrawania elementów o zarysie krzywoliniowym z blach karoseryjnych

Modelowanie Wieloskalowe. Automaty Komórkowe w Inżynierii Materiałowej

Materiałowe i technologiczne uwarunkowania stanu naprężeń własnych i anizotropii wtórnej powłok cylindrycznych wytłaczanych z polietylenu

4. WYZNACZANIE PARAMETRÓW HYDRAULICZNYCH STUDNI

OPRACOWANIE PODSTAW PRZEMYSŁOWEJ TECHNOLOGII WYTWARZANIA BLACH ZE STALI KONSTRUKCYJNEJ WIELOFAZOWEJ Z ZASTOSOWANIEM METODY PÓŁPRZEMYSŁOWEJ SYMULACJI

Badania właściwości zmęczeniowych bimetalu stal S355J2- tytan Grade 1

PROPOZYCJA PROSTEJ METODY OCENY STATECZNOŚCI ŚCIANEK SZCZELNYCH NIEKOTWIONYCH PROPOSITION OF A SIMPLE METHOD FOR A CANTILEVER WALL STABILITY ANALYSIS

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

KRZEPNIĘCIE KOMPOZYTÓW HYBRYDOWYCH AlMg10/SiC+C gr

OCENA STOPNIA USZKODZENIA EKSPLOATACYJNEGO MATERIAŁU RUROCIĄGU PAROWEGO NA PODSTAWIE ANALIZY ZMIAN WŁAŚCIWOŚCI ZMĘCZENIOWYCH I MIKROSTRUKTURY

Przykład projektowania geotechnicznego pala prefabrykowanego wg PN-EN na podstawie wyników sondowania CPT metodą LCPC (francuską)

WPŁYW PARAMETRÓW OBRÓBKI CIEPLNEJ TAŚM ZE STALI X6CR17 NA ICH WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE I STRUKTURĘ

BADANIA ŻELIWA CHROMOWEGO NA DYLATOMETRZE ODLEWNICZYM DO-01/P.Śl.

Analiza numeryczna niesprężystych belek żelbetowych z betonu wysokiej wytrzymałości o niskim stopniu zbrojenia

MODEL NUMERYCZNY PROCESU HARTOWANIA ELEMENTÓW STALOWYCH

MODEL ROZWOJU MIKROSTRUKTURY WSPÓŁPRACUJĄCY Z SYSTEMEM STEROWANIA WALCOWNIĄ BLACH GRUBYCH

Rys. 1. Przekrój konstrukcji wzmacnianej. Pole przekroju zbrojenia głównego: A s = A s1 = 2476 mm 2 Odległość zbrojenia głównego: od włókien dolnych

Badania naprężeń własnych w powłokach natryskiwanych metodą HVOF

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

1. Wprowadzenie. Jan Walaszczyk*, Stanisław Hachaj*, Andrzej Barnat* Górnictwo i Geoinżynieria Rok 29 Zeszyt 3/1 2005

Nośność przekroju pala żelbetowego 400x400mm wg PN-EN 1992 (EC2) Beton C40/50, stal zbrojeniowa f yk =500MPa, 12#12mm

NUMERYCZNA SYMULACJA PROCESU GIĘCIA RURY Z NOWOCZESNYCH MATERIAŁÓW DLA ENERGETYKI

Fizyczne modelowanie walcowania normalizującego blach grubych ze stali S355J2G3

MODELOWANIE PROCESU TERMOMECHANICZNEGO KUCIA ODKUWEK Z UWZGLĘDNIENIEM STANU STRUKTURY

ANALIZA NUMERYCZNA DEFORMACJI WALCOWEJ PRÓBKI W ZDERZENIOWYM TEŚCIE TAYLORA

WPŁYW DOGRZEWANIA I EKRANÓW CIEPLNYCH NA ZMIANĘ TEMPERATURY PASMA WALCOWANEGO W LINII LPS

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

FIZYCZNE SYMULACJE WALCOWANIA BLACH ZE STALI KONSTRUKCYJNEJ ULTRADROBNOZIARNISTEJ Z ZASTOSOWANIEM URZĄDZENIA GLEEBLE 3800

BADANIE WPŁYWU PARAMETRÓW PROFILU TEMPERATUROWEGO DLA PROCESU WYŻARZANIA CIĄGŁEGO NA WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE BLACH CIENKICH ZE STALI DP

BADANIA CERTYFIKACYJNE NAKŁADEK WĘGLOWYCH CERTIFICATION RESEARCHES OF CARBON CONTACT STRIPS

WPŁYW WIELOKROTNYCH OBCIĄŻEŃ STATYCZNYCH NA STOPIEŃ ZAGĘSZCZENIA I WŁAŚCIWOŚCI REOLOGICZNE MASY ZIARNA

ANDRZEJ GONTARZ, ANNA DZIUBIŃSKA

FUNKCYJNY OPIS KRZYWEJ HARTOWNOŚCI. JURA Stanisław., BARTOCHA Dariusz Katedra Odlewnictwa, Politechniki Śląskiej, Gliwice Towarowa 7, POLAND

Temat III Założenia analizy i obliczeń zginanych konstrukcji żelbetowych.

Badania zostały przeprowadzone dla wybranych pochodnych metioniny. Badane związki

Adam PŁACHTA, Dariusz KUC, Grzegorz NIEWIELSKI. Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, Katowice

WPŁYW OBRÓBKI TERMICZNEJ ZIEMNIAKÓW NA PRĘDKOŚĆ PROPAGACJI FAL ULTRADŹWIĘKOWYCH

OBRÓBKA CIEPLNA SILUMINU AK132

KONTROLA STALIWA GXCrNi72-32 METODĄ ATD

Recenzja rozprawy doktorskiej mgra inż. Roberta Szymczyka. Analiza numeryczna zjawisk hartowania stali narzędziowych do pracy na gorąco

OKREŚLENIE METODĄ KALORYMETRII SKANINGOWEJ ENTALPII PRZEMIAN FAZOWYCH W ŻELIWIE SZARYM

POLITECHNIKA KRAKOWSKA Instytut Inżynierii Cieplnej i Procesowej Zakład Termodynamiki i Pomiarów Maszyn Cieplnych

WPŁYW ODKSZTAŁCENIA WZGLĘDNEGO NA WSKAŹNIK ZMNIEJSZENIA CHROPOWATOŚCI I STOPIEŃ UMOCNIENIA WARSTWY POWIERZCHNIOWEJ PO OBRÓBCE NAGNIATANEM

Jarosław MARCISZ, Bogdan GARBARZ, Mariusz ADAMCZYK. Instytut Metalurgii Żelaza im. St. Staszica

Dr inż. Grzegorz DZIDO

ĆWICZENIE Nr 8. Laboratorium InŜynierii Materiałowej. Opracowali: dr inŝ. Krzysztof Pałka dr Hanna Stupnicka

OCENA STOPNIA USZKODZENIA ZMĘCZENIOWEGO STALI DLA ENERGETYKI Z ZASTOSOWANIEM METODY PRĄDÓW WIROWYCH

ZAPYTANIE OFERTOWE. Alchemia S.A. Oddział Walcownia Rur Andrzej, ul. Lubliniecka 12, Zawadzkie

Tytuł pracy w języku angielskim: Microstructural characterization of Ag/X/Ag (X = Sn, In) joints obtained as the effect of diffusion soledering.

MODEL NUMERYCZNY PROCESU WALCOWANIA BLACH I PRĘTÓW DLA WARUNKÓW LINII LPS I WARUNKÓW PRZEMYSŁOWYCH

ANALIZA BELKI DREWNIANEJ W POŻARZE

SKURCZ TERMICZNY ŻELIWA CHROMOWEGO

Obliczanie charakterystyk geometrycznych przekrojów poprzecznych pręta

OKREŚLENIE TEMPERATURY I ENTALPII PRZEMIAN FAZOWYCH W STOPACH Al-Si

MATLAB A SCILAB JAKO NARZĘDZIA DO MODELOWANIA WŁAŚCIWOŚCI REOLOGICZNYCH

Symulacja plastycznego zakresu pracy stali konstrukcyjnych w złożonym stanie naprężeń w oparciu o model Gursona-Tvergaarda-Needlemana

Pragnę wyrazić serdeczne podziękowania Panu Profesorowi Adamowi Stolarskiemu za opiekę naukową, cenne uwagi i żarliwe dyskusje, które przyczyniły się

43 edycja SIM Paulina Koszla

ZASTOSOWANIE MODELU NUMERYCZNEGO DO ANALIZY PRZEMYSŁOWEGO PROCESU WALCOWANIA PRĘTÓW

STATYCZNA PRÓBA ROZCIĄGANIA

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

KONTROLA STALIWA NIESTOPOWEGO METODĄ ATD

WYBÓR PUNKTÓW POMIAROWYCH

Modelowanie numeryczne procesu gięcia owiewki tytanowej

WYKORZYSTANIE SYSTEMU Mathematica DO ROZWIĄZYWANIA ZAGADNIEŃ PRZEWODZENIA CIEPŁA

Wpływ temperatury podłoża na właściwości powłok DLC osadzanych metodą rozpylania katod grafitowych łukiem impulsowym

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 10

NAPRĘŻENIA W HARTOWANYM ELEMENCIE STALOWYM CHŁODZONYM Z RÓŻNĄ INTENSYWNOŚCIĄ. SYMULACJE NUMERYCZNE

WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNE STALI MARAGING MS300 PO STARZENIU KRÓTKOTRWAŁYM

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

FIZYCZNE SYMULACJE PROCESU KONTROLOWANEGO WALCOWANIA PRĘTÓW Z EKSPERYMENTALNEJ SUPERDROBNOZIARNISTEJ STALI KONSTRUKCYJNEJ

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Metodyka wykreślania krzywej σ = σ (ε) z uwzględnieniem sztywności maszyny wytrzymałościowej

ROZKŁAD TWARDOŚCI I MIKROTWARDOŚCI OSNOWY ŻELIWA CHROMOWEGO ODPORNEGO NA ŚCIERANIE NA PRZEKROJU MODELOWEGO ODLEWU

XXXV OLIMPIADA FIZYCZNA ETAP III Zadanie doświadczalne

BADANIE WPŁYWU TEMPERATUR PODWYŻSZONYCH NA WŁAŚCIWOŚCI CYKLICZNE STALI P91

ZMĘCZENIE CIEPLNE STALIWA CHROMOWEGO I CHROMOWO-NIKLOWEGO

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

Model materiału zastępczego w analizie zginanego przekroju żelbetowego

REJESTRACJA PROCESÓW KRYSTALIZACJI METODĄ ATD-AED I ICH ANALIZA METALOGRAFICZNA

WPŁYW WARUNKÓW UTWARDZANIA I GRUBOŚCI UTWARDZONEJ WARSTEWKI NA WYTRZYMAŁOŚĆ NA ROZCIĄGANIE ŻYWICY SYNTETYCZNEJ

IDENTYFIKACJA I ANALIZA PARAMETRÓW GEOMETRYCZNYCH I MECHANICZNYCH KOŚCI MIEDNICZNEJ CZŁOWIEKA

Zastosowanie programu DICTRA do symulacji numerycznej przemian fazowych w stopach technicznych kontrolowanych procesem dyfuzji" Roman Kuziak

ZASTOSOWANIE SYMULACJI NUMERYCZNEJ DO OPRACOWANIA TECHNOLOGII COS DLA WLEWKÓW O PRZEKROJU KOŁOWYM ODLEWANYCH NA URZĄDZENIU O MAŁYM PROMIENIU ŁUKU

OPRACOWANIE ZALECEŃ TECHNOLOGICZNYCH DO WALCOWANIA BLACH W LPS NA PODSTAWIE WYNIKÓW Z SYMULACJI NUMERYCZNYCH I FIZYCZNYCH

BADANIA WPŁYWU SZTYWNOŚCI SPRĘŻYNY POWROTNEJ SUWADŁA W ASPEKCIE DYNAMICZNEJ ODPOWIEDZI UKŁADU AUTOMATYKI KARABINKA STANDARDOWEGO

Symulacja plastycznego zakresu pracy stali konstrukcyjnych w złożonym stanie naprężeń w oparciu o model Gursona-Tvergaarda-Needlemana

Transkrypt:

2 Prae Instytutu Metalurgii Żelaza nr 1/2016, tom 68 Roman KUZIAK, Valeriy PIDVYSOTS KYY, Artur MAZUR, Władysław ZALECKI, Andrij MILENIN, Maiej PIETRZYK ROLA BADAŃ MODELOWYCH W OPRACOWANIU TECHNOLOGII WYTWARZANIA BLACH CIENKICH DO CIĘCIA LASEROWEGO Celem projektu było opraowanie tehnologii wytwarzania blah przeznazonyh do ięia laserowego z uwzględnieniem składu hemiznego stali, parametrów proesu odlewania i walowania ze szzególnym uwzględnieniem powstawania naprężeń własnyh, spowodowanyh odkształeniami termiznymi i zajśiem przemian fazowyh. W projekie zrealizowano program badań laboratoryjnyh i przemysłowyh w elu określenia właśiwośi badanego materiału, zaś uzyskane wyniki wykorzystano w symulajah numeryznyh proesu walowania przeprowadzonyh z wykorzystaniem opraowanego systemu hybrydowego wspomagania tehnologii walowania. Artykuł skupia się głównie na wynikah badań laboratoryjnyh, przeprowadzonyh w IMŻ, w aspekie ih zastosowania w obszarah symulaji %zyznej i numeryznej. Słowa kluzowe: krzywa płynięia, wykres OCTP, naprężenia własne, symulaja ROLE OF MODELING INVESTIGATIONS IN THE DEVELOPMENT OF PRODUCTION TECHNOLOGY OF THIN STRIPS FOR LASER CUTTING The aim of the projet was to develop thin strips rolling tehnology for laser utting. The hemial omposition of steel, asting and rolling proess parameters were aounted for in the investigation with speial emphasis on the development of residual stresses onneted with thermal dilatations and the ourrene of phase transformations. The sope of the investigations omprised determination of materials properties by means of laboratory trails and industrial experiments, and the obtained results were used in rolling proess simulations using the developed hybrid system. The paper onentrates on the results of the laboratory investigations onduted at IMZ, taking into aount their appliations in physial and numerial rolling proess simulations. Keywords: &ow urve, DCCT diagram, residual stresses, simulation 1. WPROWADZENIE Jednym z efektów obróbki ieplno-plastyznej jest powstawanie naprężeń własnyh w obrabianym materiale. Naprężenia te nie tylko wpływają niekorzystnie na właśiwośi użytkowe wyrobów, takie jak: odporność na pękanie, korozję itp., ale również ogranizają możliwośi zastosowania tehnologii laserowyh do ięia blah. W elu przeiwdziałania temu, należy kontrolować poziom naprężeń własnyh w trakie wytwarzania blah. Podstawową przyzyną powstawania naprężeń własnyh jest zróżniowanie zmian temperatury w paśmie w trakie walowania, a w szzególnośi podzas hłodzenia laminarnego przed zwinięiem w kręgi. Ogranizone możliwośi pomiarowe w linii tehnologiznej, w zasadzie, wykluzają możliwość analizy wpływu parametrów tehnologiznyh na poziom naprężeń wewnętrznyh. Z tego powodu, do takiej analizy, stosowane są metody symulaji numeryznyh. Dokładność uzyskanyh wyników z wykorzystaniem metody symulaji numeryznej znaząo jest uzależniona od dokładnośi, z jaką wyznazone są parametry materiałowe. Artykuł przedstawia wyniki badań materiałowyh przeprowadzonyh w Instytuie Metalurgii Żelaza w projekie zatytułowanym Opraowanie zaawansowanej tehnologii walowania blah ienkih do ięia laserowego. Badania te przeprowadzono za pomoą dylatometru odkształeniowego DIL 805 oraz symulatora Gleeble 3800. W prezentowanym artykule przedstawiono najważniejsze wyniki tyh badań z przykładami ih zastosowania w symulaji numeryznej proesu walowania. Roman Kuziak (rkuziak@imz.pl), Valeriy Pidvysots kyy, Artur Mazur, Władysław Zaleki Instytut Metalurgii Żelaza im. Stanisława Staszia Andrij Milenin, Maiej Pietrzyk Akademia Górnizo-Hutniza im. Stanisława Staszia w Krakowie, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, Katedra Informatyki Stosowanej i Modelowania

Prae Instytutu Metalurgii Żelaza nr 1/2016, tom 68 3 Tabela 1. Skład hemizny stali S235 (wytop S371) Table 1. Chemial omposition of S235 steel (heat S371) Wytop planowany C Mn Si P S Al N Cr Ni Cu Mo V As O min min min min min min min min min min min min min max max max max max max max max max max max max max 14 35 020 17 45 030 020 015 060 008 15 15 15 05 02 08 S371 16 42 010 009 007 040 0014 038 02 012 <005 <003 0004 2. MATERIAŁ, ZAKRES I METODYKA BADAŃ W niniejszej pray zaprezentowano wyniki badań przeprowadzonyh dla stali w gatunku S235 o składzie hemiznym podanym w tabeli 1. Jest to podstawowy gatunek stali, z którego w #rmie ArelorMittal Poland wytwarzane są blahy ienkie z przeznazeniem na elementy ięte z wykorzystaniem metody ięia laserowego. Należy podkreślić, że metoda ta znajduje oraz szersze zastosowanie. 3. WYNIKI BADAŃ I ICH DYSKUSJA W projekie, zjawiska termo-mehanizno-strukturalne zahodząe w trakie walowania blah ienkih symulowano za pomoą programów autorskih opraowanyh w AGH, wykorzystująyh metodę elementów skońzonyh. Wyniki tyh symulaji zastosowane zostały do korekty parametrów walowania de#niują jako el nie tylko uzyskanie pożądanej struktury i właśiwośi wyrobu, ale również obniżenie poziomu naprężeń własnyh. Dokładność wyników oblizeń zależy od dokładnośi zastosowanyh modeli w opisywaniu zjawisk zahodząyh w odkształanym materiale oraz od dokładnośi modeli materiałowyh zastosowanyh w oblizeniah. Dla przeprowadzenia symulaji numeryznyh proesu walowania, opraowano matematyzny model zahowania się materiału w trakie obróbki ieplno-plastyznej. W ramah pray przeprowadzono badania laboratoryjne w elu opraowania modeli: reologiznego, przemian fazowyh i naprężeń własnyh. W kolejnyh rozdziałah sharakteryzowano opraowane modele oraz przedstawiono przykład symulaji numeryznej z ih wykorzystaniem. Rys. 1. Shemat odkształenia próbki ylindryznej w badaniah plastometryznyh z zaznazeniem zęśi próbki wykorzystanej w oblizeniah numeryznyh (na zerwono) Fig. 1. Deformation sheme of ylindrial sample in plastometri tests showing a part of the sample used in numerial alulation (red) proes walowania blah na gorąo: temperatura próbki mieśiła się w przedziale 850 1230 C, zaś prędkość odkształenia w przedziale 1 30 s -1. Na rysunku 2 przedstawiono shematyznie krzywe naprężenieodkształenie oraz zakresy występowania różnyh typów rekrystalizaji. Posługują się tym shematem zaprojektowano parametry testów plastometryznyh, któryh wyniki wykorzystano do opraowania modeli ewoluji struktury. Kinetykę rekrystalizaji dynamiznej wyznazono bezpośrednio z krzywyh naprężenieodkształenia, zaś do wyznazenia kinetyki rekrystalizaji metadynamiznej i statyznej wykorzystano metodę relaksaji naprężenia [2]. Do opraowania zależnośi prognozująej wielkość ziarna po zajśiu rekrystalizaji dynamiznej, metadynamiznej i statyznej, oraz kinetyki rozrostu ziarna, przeprowadzono testy z szybkim hłodzeniem próbek wodą po zastosowaniu różnyh zasów wytrzymania izotermiznego po odkształeniu. Opraowane modele przedstawiono w tabeli 2. 3.1. BADANIA MODELOWE 3.1.1. Model rozwoju mikrostruktury i reologii materiału W elu opraowania modelu reologiznego i rozwoju mikrostruktury przeprowadzono badania plastometryzne z wykorzystaniem symulatora Gleeble 3800. Na rysunku 1 przedstawiono shemat odkształenia próbki ylindryznej o wymiarah Ø10 12 mm. Na zerwono zaznazono reprezentatywny fragment próbki wykorzystany do symulaji numeryznej podzas analizy odwrotnej. Analizę odwrotną przeprowadzono w elu wyeliminowania wpływu taria i niejednorodnego rozkładu pola temperatury i prędkośi odkształenia na wartość naprężenia uplastyzniająego [1]. Badania plastometryzne przeprowadzono stosują parametry odkształenia, którymi harakteryzuje się ε wartość odkształenia krytyznego, powyżej którego zahodzi proes rekrystalizaji dynamiznej; ε p wartość odkształenia, przy którym naprężenie osiąga wartość maksymalną; ε s wartość odkształenia do osiągnięia stanu ustalonego; σ 0, σ sse, σ ss grania plastyznośi, maksymalna wartość naprężenia przy braku rekrystalizaji dynamiznej, wartość naprężenia dla stanu ustalonego Rys. 2. Zależność rodzaju rekrystalizaji od oporu plastyznego materiału Fig. 2. Dependene of the type of rerystallisation on plasti deformation

4 Prae Instytutu Metalurgii Żelaza nr 1/2016, tom 68 Tabela 2. Model reologizny i rozwoju mikrostruktury Table 2. Rheologial and mirostruture evolution model Opis modeli Porównanie dopasowania modelu do danyh doświadzalnyh Model reologizny Tagerta-Sellarsa [3] 1/ 2 v = p v + 0 ( v - f sse v0) ; 1- exp- - ( v -v ) X f me r sse ss dyn 1-1 Z v = 0-3 sinh 4, 54928$ 10 3, 82495$ 10 22 1/ 14, 5382 m 1-1 Z v = ss -5 sinh 5, 42940$ 10 1, 11827$ 10 21 1/ 5, 49241 m 1-1 Z v = sse -3 sinh 3, 5041$ 10 4, 599531$ 10 10 1/ 5, 97615 m 200436, 28 Z= fo exp; E 1 - f = [69022+ r 9,16611$ 10 12 ( v ) 2 ] 3, 23 sse T d = 1230 C, fo = f() f-f 2 X = dyn 1- exp; - m E f -f s -3 Z f = 1, 2599$ 10 2 m v sse 332407-3 4, 18355$ 10 Z f = s f + 2 1, 98 m v sse 500369 T d = 1100 C, fo = f() T d = 1000 C, fo = f() model rozrostu ziarna podzas nagrzewania 6, 4158 6, 4158 29 456089, 33 D = D + roz 0 4, 9202$ 10 texp; - E T d = f()

Prae Instytutu Metalurgii Żelaza nr 1/2016, tom 68 5 f-f 1, 5347 X = dyn 1- exp; -1, 2817 m E f -f -4 f = 866 f, f = 7,3691$ 10 D Z p p -4 f = 5, 7524$ 10 D Z s D redyn = 891, 49Z s 3041 2916 0-12605 3236 2335 0 model rekrystalizaji dynamiznej t 1, 25877 X = 1 - r exp= ln( 5) st m G t 5 model rekrystalizaji statyznej ε p, D 0 = f() st 5 t -14-2, 48797 16754 2, 48336 136082, 7 = 3,08863$ 10 f fo - D0 exp; E - 22881 01968 10469 26582, 69 D = re 413,325f fo - D0 exp; - E st D 0 = 2696 µm, T d = 1000 C, fo model rozrostu ziarna po rekrystalizaji statyznej 8, 0 8, 0 33 251645, 92 D = D + roz 0 2, 98101$ 10 texp; - E = 1, ε = f() D 0 = f() Modele sharakteryzowane w tabeli 2 wykorzystano w projekie do przeprowadzenia numeryznyh symulaji proesu walowania blah. Algorytm oblizeniowy zastosowany w oblizeniah, przedstawiono na rysunku 3. Szzegóły metodyzne symulaji numeryznej proesu walowania z uwzględnieniem shematu na rysunku 3 przedstawiono w publikajah autorów [4, 5]. 3.1.2. Model przemian fazowyh Jedną z przyzyn powstawania naprężeń resztkowyh są zmiany objętośi materiału związane z przemianami fazowymi. W elu określenia kinetyki przemian fazowyh przeprowadzono badania dylatometryzne, w któryh próbki o wymiarah Ø5 10 mm, po wstępnym odkształeniu, hłodzono ze zróżniowaną szybkośią. Badania wykonane zostały z wykorzystaniem dylatometru DIL 805 A/D. Shemat odkształenia zastosowany w badaniah przedstawiono na rysunku 4. Po wyznazeniu temperatur rozpozęia i zakońzenia przemian fazowyh oraz ułamka faz w strukturze próbek dylatometryznyh po przeprowadzonyh testah opraowano model przemian fazowyh. W tabeli 3 przedstawiono opraowane równania na kinetykę przemiany ferrytyznej, perlityznej, bainityznej i martenzytyznej dla stali S235. Na rysunku 5 przedstawiono

6 Prae Instytutu Metalurgii Żelaza nr 1/2016, tom 68 Rys. 3. Algorytm oblizeń zmian struktury austenitu zastosowany w symulajah numeryznyh proesu walowania blah Fig. 3. Algorithm for numerial simulations of strip rolling proess Tabela 3. Model przemian fazowyh dla stali S235 [6] Table 3. Phase transformation model for S235 steel [6] Ułamek przemiany X= 1 - exp( - kt n ) Przemiana ferrytyzna 1, 012 T- Tnose k = f kmax exp; - m E 9, 339 T = A + 400-98, 2 D nose e 3 k max = 844 D Przemiana bainityzna B = a - 425[ C] - 42, 5[ Mn] - 31, 5[ Ni] s 20 k = 1,908 exp(0879 - b 295 T) 106, 3 57570 x = b 2, 793 exp; E ( 726, 1- T) Przemiana perlityzna 036 k = p 023 exp( 617-0167T) D 3, 94 6000 x = p 0027 exp; E ( A - T) e1 Przemiana martenzytyzna M = 532 - s 548 F = (1- F - F - F )" 1 - exp[ - 011( M - T)], m f p b s Rys. 4. Wybrany shemat odkształenia w badaniah dylatometryznyh Fig. 4. Seleted regime of deformation in dilatometer tests

Prae Instytutu Metalurgii Żelaza nr 1/2016, tom 68 7 a) b) Rys. 5. Porównanie temperatur rozpozęia i zakońzenia przemiany (a) oraz ułamków przemiany (b) przewidywanyh modelem z danymi pomiarowymi Fig. 5. Comparison of the preditions of the optimised model with measurements for the transformation start and end temperatures (a) and volume frations of phases (b) porównanie wyników przewidywań temperatur pozątku i końa przemian fazowyh z wynikami pomiarów dylatometryznyh (wykres CTP ). 3.1.3. Model naprężeń własnyh W elu wyznazenia naprężeń własnyh wykonano badania z wykorzystaniem maszyny wytrzymałośiowej Zwik Roell, w któryh roziągano próbkę do wartośi odkształenia ok. 2%. Po osiągnięiu założonego poziomu odkształenia utrzymywano położenie narzędzia. W tym zasie rejestrowano zmianę naprężenia w funkji zasu. Do badań wytypowano temperatury odkształeń: 2 40 50 60 70 80 90 100 110 1200 C. Badania na maszynie wytrzymałośiowej harakteryzują się równomiernym rozkładem temperatury w próbe, ponieważ roziąganie odbywa się w pieu z kontrolą temperatury w trzeh strefah. W zakresie temperatur, w któryh opór plastyzny materiału był zbyt niski, końówki ekstensometru ślizgały się po próbe. Z tego powodu eksperymenty w wysokih temperaturah nie były możliwe do realizaji na maszynie wytrzymałośiowej. Dalszą zęść badań kontynuowano z wykorzystaniem symulatora Gleeble 3800 z zastosowaniem takiego samego odkształenia. W odróżnieniu od maszyny wytrzymałośiowej w symulatorze Gleeble stosuje się grzanie oporowe, przez o w próbe występuje duży gradient temperatury. W opariu o wyniki badań opraowano mehanizny model sprężysto-plastyzny materiału, sharakteryzowany poglądowo na rysunku 7. Matematyznie model ten opisywany jest następująymi równaniami: v( T, f) = R( T) f for f # f p( T) (1) vp( T) v( T, f) = vp( T) + Ep( T) ; f- E E( T) for f> f p( T) (2) vp( T) fp( T) = (3) E( T) gdzie: f efektywne odkształenie, f p (T) grania plastyznośi, E p (T) moduł plastyznośi, v p (T) naprężenie uplastyzniająe, E(T) moduł Younga. Rys. 6. Zdjęie próbki w trakie nagrzewania na symulatorze Gleeble 3800: 1 próbka; 2 termopara; 3 końówki ekstensometru. Fig. 6. Piture of the sample during heating in Gleeble 3800: 1 sample; 2 thermoouple; 3 the extensometer Rys. 7. Shemat reprezentująy model sprężysto-plastyzny materiału Fig. 7. Shemati representation of elasti-plasti material model

8 Prae Instytutu Metalurgii Żelaza nr 1/2016, tom 68 Według równań (1)-(3), materiał można sharakteryzować trzema parametrami uzależnionymi od temperatury: E(T), v p (T) oraz E p (T). Wartośi tyh parametrów zostały opisane następująymi zależnośiami: E = 209000exp(-934θ)(1 8897θ 3 ) (4) σ p = 229,2exp(-θ)(1 8249θ 3 ) (5) E p = 677,3exp(-01481θ) (1 + 49θ 114,5θ 2 + 66,23θ 3 ) (6) T- 35 i= (7) 1000 Aby uwzględnić zjawisko relaksaji wykorzystano teorię pełzania, według której prędkość odkształenia pełzania ξ można wyznazyć z równania: ξ = B(T)σ n(t) (8) gdzie parametry B i n są parametrami modelu i wyznazono je w opariu o empiryzne równania: n(t) = 00004T + 3,7545 (9) B(T) = 1,332e 8exp(0196T) (10) Na rysunkah 8 i 9 przedstawiono porównanie dopasowania modelu do danyh pomiarowyh, uzyskanyh w badaniah doświadzalnyh. 3.2. SYMULACJA NUMERYCZNA PROCESU CHŁODZENIA BLACHY W ramah projektu, z zastosowaniem metody elementów skońzonyh, został opraowany model do symulaji proesu walowania wraz z hłodzeniem blahy w kręgu (wykorzystywanym w systemie hybrydowym). Opraowany model uwzględnia dwa zjawiska zahodząe podzas hłodzenia. Pierwsza zęść modelu, oparta na równaniu Fouriera, opisuje iepło odkształenia i przemian fazowyh dla poprzeznego przekroju walowanego pasma. Druga wykorzystuje równanie Fouriera w ylindryznym układzie współrzędnyh z uwzględnieniem warstwy powietrza pomiędzy poszzególnymi zwojami blahy. Dokładny opis modelu temperaturowego przedstawiono w pray [6]. Opraowany model opisuje przebieg proesu hłodzenia, uwzględniają kolejne nawijane zwoje, a tym samym, zmienne warunki brzegowe panująe w rzezywistym proesie. Symulaję numeryzną przeprowadzono dla proesu zwijania blahy o grubośi 4 mm przy temperaturze powierzhni 625 C po zastosowaniu laminarnego hłodzenia. Długość uzyskanego pasma, w wyniku walowania, wyniosła 326 m, a szerokość około 1,5 m. Na rysunku 10 przedstawiono wynik sy- a) b) Rys. 8. Parametry modelu sprężysto-plastyznego materiału dla stali S235: a) modułu Younga, b) grania plastyznośi Fig. 8. Parameters of elasti-plasti model for S235 steel: a) Young modulus, b) 'ow stress a) b) Rys. 9. Zmiany naprężenia w funkji zasu po odkształeniu w temperaturze: (a) T = 600 C; (b) T = 900 C; oblizone z zastosowaniem modelu naprężeń własnyh linia przerywana, badania doświadzalne linia iągła Fig. 9. Variations of 'ow stress as funtion of time after deformation at temperature: (a) T = 600 C; (b) T = 900 C; alulated with developed model of residual stresses dotted line; measurement solid line

Prae Instytutu Metalurgii Żelaza nr 1/2016, tom 68 mulaji proesu zwijania blahy w krąg z uwzględnieniem kolejnyh zwojów oraz porównanie wyników symulaji z pomiarem temperatury kręgu za pomoą kamery termowizyjnej FLIR SC660. Na rysunku 11 przedstawiono wyniki oblizeń zmiany temperatury w wybranyh punktah kręgu. Wyniki te wykorzystano do przeprowadzenia symulaji $zyznej proesu walowania z wykorzystaniem symulatora Gleeble 3800. Na rysunku 12 przedstawiono zastosowany shemat obróbki ieplno-plastyznej, symulująej walowanie blah oraz sposób pobierania prób do przeprowadzenia statyznej próby roziągania (Rys. 13). 9 a) b) ) d) e) Rys. 10. Wyniki symulaji hłodzenia kręgu w proesie zwijania (a-), transportowania do hłodni (d) oraz analizy termogra-!znej kręgu po zwijaniu (e) Fig. 10. Results of the simulation of oil ooling in the proess of rolling (a-) transportation to the ooler (d) and thermographi analysis of the oil after rolling (e) Rys. 11. Wynik symulaji hłodzenia blahy w kręgu Fig. 11. Result of the simulations of ooling of the metal sheet in the oil Rys. 12. Shemat obróbki ieplno-plastyznej, zastosowany do symulaji!zyznej walowania blah Fig. 12. Thermo-mehanial yle applied in the physial simulation of strip rolling proess

10 Prae Instytutu Metalurgii Żelaza nr 1/2016, tom 68 a) b) Rys. 13. Shemat odkształenia próbki w płaskim stanie odkształenia (a) i miejse do wykonania próbki wytrzymałośiowej (b) Fig. 13. Shemati piture showing the deformation proess in Gleeble Simulator of a #at strain sample (a) and the extration of samples for the measurement of mehanial properties (b) Tabela 4. Wyniki badań wytrzymałośiowyh dla badań laboratoryjnyh Table 4. The results of strength tests for laboratory tests Punkt w kręgu R p0.2 R m A Z MPa MPa % % 2 278 422 41,9 68,8 3 290 441 38,9 68,4 Tabela 5. Wyniki badań wytrzymałośiowyh dla badań przemysłowyh Table 5. Results of strength tests for industrial researh Uśredniona wartość dla wszystkih prób R e R m A MPa MPa % 290 405 35,2 Rys. 14. Zdjęie struktury uzyskanej w badanej próbe hłodzonej według wyników symulaji proesu hłodzenia blahy w kręgu Fig. 14. Struture obtained in the tested sample ooled aording to the results of numerial simulation of sheet ooling in the oil Wyniki badań z próby wytrzymałośiowej przedstawiono w tabeli 4. Porównują je z uśrednionymi wynikami wyznazonymi ze wszystkih pomiarów dla gatunku stali S235JR+N przedstawionyh w tabeli 5, można stwierdzić zadowalająą zgodność. Większe rozbieżnośi między wynikami uzyskanymi z symulaji %zyznej w porównaniu do rzezywistego proesu obserwuje się dla wytrzymałośi na roziąganie. Spowodowane jest to występowaniem struktury ferrytu Widmanstättena w próbkah po symulaji %- zyznej (Rys. 14). Przyzyną utworzenia się w strukturze tej formy ferrytu było stosunkowo duże ziarno austenitu, około 50 µm, po zastosowanym shemaie odkształeń. Mniejsze wymiary ziarna austenitu można uzyskać stosują większe sumaryzne odkształenie, jednak wtedy, niemożliwe byłoby wykonanie próby roziągania, z uwagi na mała grubość próbki. 3.3. PODSUMOWANIE W takie realizaji projektu przeprowadzono ykl badań laboratoryjnyh obejmująyh: próby plastometryzne, testy dylatometryzne, pomiary właśiwośi wytrzymałośiowyh oraz badania metalogra%zne, w tym ilośiową analizę struktury. W opariu o wyniki badań opraowano modele materiałowe dla stali w gatunku S235: model reologizny; model rozwoju mikrostruktury; model przemian fazowyh; model naprężeń własnyh. Ponadto, w badaniah przemysłowyh przeprowadzono pomiary rozkładu temperatury w paśmie po walowaniu i zwijaniu w krąg. Opraowane modele materiałowe implementowano w komputerowym systemie hybrydowym, opraowanym w AGH, do symulaji numeryznej proesu walowania. Najważniejszym, dla projektu wynikiem symulaji numeryznej jest rozkład naprężeń w paśmie na kolejnyh etapah produkji. Wyniki prezentowane w niniejszej pray zostały uzyskane w ramah projektu: nr umowy PBS1/ B5/21/2013, do nansowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju.

Prae Instytutu Metalurgii Żelaza nr 1/2016, tom 68 11 LITERATURA 1. Szeliga D., Pietrzyk M., Identi!ation of Rheologial and Tribologial Parameters, hapter in the book Metal Forming Siene and Pratie, ed., Lenard J.G., Elsevier Siene Ltd., Amsterdam, 2002, 227-258 2. Karjalainen L.P., Perttula J., Charateristis of Stati and Metadynami Rerystallization and Strain Aumulation in Hot-Deformed Austenite as Revealed by the Stress Relaxation Method, ISIJ International, Vol. 36, 729-736, 1996 3. Kowalski, B., Sellars, C.M., Pietrzyk, M., Development of a omputer ode for the interpretation of results of hot plane strain ompression tests, ISIJ Int., 4 1230-1236. 4. Kuziak R., Pidvysots kyy V., Zaleki W., Molenda R., Łapzyński Z., Symulaja numeryzna i symulaja!zyzna w skali laboratoryjnej zmian mikrostruktury austenitu w proesie walowania blah ze stali konstrukyjnej wielofazowej, Prae Instytutu Metalurgii Żelaza, t. 64, 2012, nr 1, 17-23 5. Pidvysotskyy V., Adamzyk M., Kuziak R., Pietrzyk M., Fizyzne i numeryzne modelowanie proesu walowania blah ze stali IF, Pro. Conf. Walownitwo 2005, eds, A. Nowakowski, S. Turzyn, Z. Kuźmiński, W. Madej, Ustroń, 2005, 41-48 6. Milenin A., Kustra P., Kuziak R., Pietrzyk M., Model of residual stresses in hot-rolled strips with taking into aount the relaxation proess and phase transformation, in: 11 th Int. Conf. on Tehnology of Plastiity, ICTP 2014, Nagoya, Proedia Engineering, 81, 2014, 108-113