Vliv intenzivního tváření za tepla pomocí simulačního modulu MAXStrain na výslednou strukturu

Horymír Navrátil

Doctoral thesis

The effect of intensive hot forming using the MAXStrain simulation module on the resulting structure

Abstract:

Z pohledu užitných vlastností materiálu je mimo jiné velmi důležitá velikost zrna. Ta je přitom závislá na deformační historii za daných termomechanických podmínek (tj. při dané deformační teplotě a rychlosti deformace). V tomhle ohledu jsou velmi efektivní metody intenzivní plastické deformace. Mnohé z těchto metod jsou realizovány za teplot nižších, něž je teplota rekrystalizace deformaci podrobeného materiálu. V tomto případě je zjemnění zrna dáno zejména jeho fragmentací díky enormně velké vnesené deformaci. Další možností je velká kumulovaná deformace zejména během tváření za tepla. Tato problematika bude i předmětem řešení této práce. Zjemnění zrna je v tomto případě dáno souhrnným účinkem různých rekrystalizačních dějů. Může být podpořeno i vhodným režimem ochlazování během něhož dojde k fázové transformaci. Právě to umožňuje tváření na simulačním modulu MAXStrain II. Během tváření materiálu na tomto zařízení je problematické stanovení velikosti deformace v jednotlivých úběrech. Hlavním cílem práce bylo sestavení nového výpočetního modelu pro výpočet požadované deformace v jednotlivých úběrech během deformačního cyklu na simulačním modulu MAXStrain II. V návaznosti na to, byla provedena sada testů za rozdílných deformačních podmínek za účelem analýzy výsledné struktury po zpracování na simulačním modulu MAXStrain II. Pro tyto experimenty byl pomocí dilatometrické studie vytvořen DCCT diagram zkoumané oceli 25CrMo4, na jehož základě byl navržen režim ohřevu a ochlazování. Tato studie byla doplněna metalografickou analýzou a měřením průběhu tvrdosti. Zhotovený výpočetní model je unikátním řešením problému nastavení pohybu příčníku během vícenásobné deformace na simulačním modulu MAXStrain II. Svou jednoduchostí a praktickou aplikovatelností předčí výpočetní postupy, o kterých byla dosud zmínka v odborné literatuře. Na základě získaných výsledků a ses taveného výpočetního modelu mohou být optimalizovány parametry fyzikálních simulací reálných tvářecích procesů za tepla a výsledky z těchto simulací mohou tak mít větší vypovídající hodnotu.

Abstract:

From the point of view of the useful properties of the material, the grain size is, among other things, very important. This depends on the deformation history under the given thermomechanical conditions (i.e. at the given deformation temperature and strain rate). Intensive plastic deformation methods are very effective in this respect. Many of these methods are implemented at temperatures lower than the recrystallization temperature of the deformed material. In this case, the refinement of the grain is mainly due to its fragmentation due to the enormous deformation introduced. Another possibility is a large cumulative strain, especially during hot forming. This issue will be the subject of this work. Grain refinement in this case is given by the combined effect of various recrystallization processes. It can also be supported by a suitable cooling regime during which a phase transformation takes place. This is what forming on the MAXStrain II simulation module allows. During the forming of the material on this device, it is problematic to determine the amount of deformation in the partial strains. The main goal of this work was to compile a new computational model for calculating the required strain in individual removals during the deformation cycle on the simulation module MAXStrain II. Following this, a set of tests was performed under different strain conditions in order to analyze the resulting structure after processing on the MAXStrain II simulation module. For these experiments, a DCCT diagram of the investigated steel 25CrMo4 was created using a dilatometric study, on the basis of which the heating and cooling regime was designed. This study was supplemented by metallographic analysis and hardness measurement. The created computational model is a unique solution to the problem of setting the movement of the crossbar during multiple strains on the MAXStrain II simulation module. With its simplicity and practical applicability, it surpasses the computational procedures that have been mentioned so far in the professional literature. Based on the obtained results and the compiled computational model, the parameters of physical simulations of real hot forming processes can be optimized and the results from these simulations can thus have a greater telling value.

Keywords

MAXStrain, výpočet hodnoty deformace, intenzivní plastická deformace, deformace ve více osách, ocel

Keywords

MAXStrain, determination strain value, severe forming, multi, axis deformation, steel

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 18. 7. 2022

Thesis defence

• Date of defence: 22. 9. 2022
• Supervisor: Ivo Schindler
• Reader: Petr Louda, Janusz Dänemark, Jozef Bilík

VSB – Technical University of Ostrava

Fakulta materiálově-technologická

Doctoral programme / field:
Metalurgie / Metalurgická technologie