Vliv vícenásobné plastické deformace na svařitelnost ocelí

Vladislav Ochodek

Doctoral thesis

Multiple Plastic Deformation Influence for Steel Weldability

Anotácia:

Předkládaná disertační práce se zabývá studiem svařitelnosti uhlíkových ocelí po přípravě vícenásobnou extrémní plastickou deformací (SPD - Severe Plastic Deformation). Základním postupem řešení dané problematiky je kombinace experimentálních zkoušek s pokročilou numerickou simulaci. Práce se zabývá vlivem svařování na vlastnosti uhlíkových ocelí zpracovaných vícenásobnou extrémní plastickou deformací. Předmětem studia jsou oceli S355 a Ck55, které jsou jednak široce používané v technické praxi ale výrazně se liší v obsahu uhlíku a tím i celkovou svařitelnosti. Jako technologie SPD byla použita technologie DRECE (Dual Rolling Equal Channel Extrusion). Pro přípravu experimentu byla použita technologie svařování 142-GTAW. Pro stanovení technologických dat pro numerickou simulaci byl proveden kompletní monitoring svařovacích parametrů včetně měření teplotních cyklů. Spoje byly hodnoceny základními mechanickými zkouškami a doplněny metalografickým šetřením. S ohledem anizotropní stav zbytkových napětí byl sledován i deformační cyklus a to analýzou zbytkových napětí v průběhu SPD technologie před i po svařování. Pro analýzu zbytkových napětí byla použita magnetoelastická metoda. Paralelně s experimentem byla provedena kompletní příprava materiálových a technologických dat pro pokročilou numerickou simulaci technologie DRECE a zvolených technologii svařování. Pro numerickou simulaci svařování a tváření byl použit program Simufact.Welding a Simufact.Forming. Ve zvoleném programovém prostředku Simufact. Forming byla provedena kompletní numerická simulace tváření technologie DRECE ve dvou cyklech. Výsledky SPD zpracovaného materiálu byly použity, jako výchozí pro numerickou simulaci svařování technologiemi 142-GTAW a 751-LB. Pro verifikaci materiálových a technologických dat a kalibraci numerických analýz byla použita technologie 142-GTAW. Výsledky numerických simulaci byly porovnány s experimentálními výsledky.

Abstract:

The presented dissertation deals with the study of weldability of carbon steels after preparation by multiple extreme severe plastic deformation (SPD-Severe Plastic Deformation). The basic procedure for solving the problem is a combination of experimental tests with advanced numerical simulation. The work deals with the influence of welding on the properties of carbon steels processed by multiple severe plastic deformation. The subject of the study are steels S355 and Ck55, which are both widely used in technical practice but differ significantly in carbon content and thus the overall weldability. DRECE (Dual Rolling Equal Channel Extrusion) technology was used as SPD technology 142-GTAW welding technology was used to prepare the experiment. To determine the technological data for numerical simulation, a complete monitoring of welding parameters was performed, including the measurement of temperature cycles. The joints were evaluated by basic mechanical tests and supplemented by metallographic surveys. With regard to the anisotropic state of residual stresses, the deformation cycle was also monitored by analyzing the residual stresses during SPD technology before and after welding. The magnetoelastic method was used for the analysis of residual stresses. In parallel with the experiment, a complete preparation of material and technological data for advanced numerical simulation of DRECE technology and selected welding technologies was performed. The Simufact.Welding and Simufact.Forming programs were used for numerical simulation of welding and forming. A complete numerical simulation of DRECE technology forming in two cycles was performed in the selected software Simufact.Forming. The SPD results of the processed material were used as a starting point for numerical simulation of welding with 142-GTAW and 751-LB technologies. The results of numerical simulations were compared with experimental results.

Kľúčové slová

svařitelnost ocelí, intenzivní plastická deformace, zbytkové napětí, numerická simulace

Keywords

steel weldability, severe plastic deformation, residual stress, numerical simulation

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 3. 8. 2020

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 27. 8. 2020
• Vedúci: Jiří Hrubý
• Oponent: Lubomír Čížek, Ladislav Kolařík, Ivo Hlavatý

VSB – Technical University of Ostrava

Fakulta strojní

Doctoral programme / odbor:
Strojní inženýrství / Strojírenská technologie