بررسی تأثیر پارامترهای فرایند پیلگر بر رفتار تغییر شکل یک فولاد زنگ نزن آستنیتی

نویسندگان

دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

چکیده

در این پژوهش، به‌منظور مشخصه ­یابی رفتار تغییر شکل یک فولاد ضدزنگ آستنیتی AISI 321 حین فرایند پیلگر، شبیه‌سازی المان محدود انجام شد و نتایج آن با مقادیر تجربی مورد مقایسه قرار گرفت. تأثیر پارامترهای فرایند، شامل نرخ تغذیه (چهار و هشت میلی­متر) و زاویه چرخش (15، 30 و 60 درجه) در مقدار آسیب ایجاد شده نیز ارزیابی شد. به‌منظور شبیه­ سازی رفتار سیلان ماده از مدل جانسون-کوک استفاده شد. در ادامه با درنظر گرفتن تنش­ های فشاری زیربرنامه بهبود یافته ای از مدل آسیب لاتام-کاککرافت محاسبه و برای تعیین پارامترهای بهینه فرایند مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که کرنش ­های شعاعی و محیطی در تمامی شرایط فشاری و کرنش­ محوری کششی است. مقدار کرنش ایجاد شده (صرف­نظر از حالت فشاری یا کششی آن) نیز در سطح خارجی لوله در مقایسه با سطح داخلی بیشتر است. با درنظر گرفتن تعداد سیکل­ های خستگی یک المان لوله حین فرایند، نرخ تغذیه هشت میلی‌متر، زاویه چرخش 60 درجه و کمترین ضریب اصطکاک به‌عنوان پارامترهای بهینه تعیین شدند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigation of the Effect of Pilgering Process Parameters on Deformation Behavior of an Austenitic Stainless Steel

نویسندگان [English]

  • M. H. Musazadeh
  • R. Vafaei
  • E. Mohammad Sharifi
  • Kh. Farmanesh
Department of Materials Engineering, Malek Ashtar University of Technology.
چکیده [English]

Finite element (FE) simulations in conjunction with experimental analysis were carried out to characterize the deformation behavior of an AISI 321 austenitic stainless steel (ASS) during cold pilgering process. The effect of process parameters including feed rate (4 and 8 mm) and turn angle (15, 30 and 60°) on damage build-up were also evaluated. The Johnson-cook model was used to simulate the flow behavior of material. By considering compressive stresses, a new revised Latham-Cockcraft damage was calculated and used to determine the optimum process parameters. It was found that the radial and hoop strains in all friction conditions were compressive, while the axial strains were observed to be tensile. The amount of strain (whether it is compressive or tensile strain) was also higher on the outside of the tube compared to its inside. By considering fatigue cycles of a tube element during the process, the feed rate of 8mm, turn angle of 60° and the lowest coefficient of friction were determined as optimum parameters.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Pilgering process
  • Finite element simulation
  • AISI 321 statinless steel
  • Damage analysis

مراجع

1. Strehlau, O., “Introducing Cold Pilger Mill Technology an Overview of the Equipment and the Process, Tube and Pipe Journal, 2006..
2. Pociecha, D., Boryczko, B., Osiko, J., and Mroczkowski, M., “Analysis of Tube Deformation Process in a New Pilger Cold Rolling Process”, Archive of Civil and Mechanical Engineering, Vol. 14, No. 3, pp. 376-382, 2014.
3. Kumar, G., Balo, S., Dhoble, A., Singh, J., Singh, R., Srivastava, D., Dey, G. K., and Samajdar, I., “Through-Thickness Deformation Gradient in a Part-Pilgered Zirconium Tube: Experimental Measurements and Numerical Validation”, Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 48, No. 6, pp. 2844-2857, 2017.
4. Furugen, M., and Hayashi, C., “Application of the Theory of Plasticity to the Cold Pilgering of Tubes”, Journal Mechanical Work Technology, Vol. 10, pp. 273-186, 1984.
5. Ragger, K. S., Kaiser, R., Paal, J., Fluch, R., and Buchmayr, B., “Modellierung des Kaltpilgerns-Betrachtung der Schädigungsentwicklung und ihre Beeinflussung durch die Vorformgeometrie”, Association. of International Roll Pass Design and Rolling Mill Engineering, Vol. 75, pp. 28-41, 2014.
6. Siebel, E., and Neumann, F. W., “Das Kaltpilgern Von Rohren-Versuch Ergebnisse aus Untersu- Chungen Iiber Dem Walzvorgang”, Stahl und Eisen, Vol. 74, pp. 139-145, 1954.
7. Aubin, J. L., Girard, E., and Montmitonnet, P., “Modelling of Damage in Cold Pilgering”, in Zirconium in the Nuclear Industry: Tenth International Symposium, ed. Garde A. M. & Bradley E. M. (Eds.), ASTM STP, Vol. 1245, pp. 245-263, 1994.
8. Mulot, S., Hacquin, A., Montmitonnet, P., and Aubin, J. L., “A Fully 3D Finite Element Simulation of Cold Pilgering”, Jouranl of Materials Processing Technology, Vol. 60, pp. 1-4, pp. 505-512, 1996.
9. Montmitonnet, P., Logé, R., Hamery, M., Chastel, Y., Doudoux, J. L., and Aubin, J. L., “3D Elastic-Plastic Finite Element Simulation of Cold Pilgering of Zircaloy Tubes”, Jouranl of Materials Processing Technology, Vol. 125-126, pp. 814-820, 2002.
10. Gupta, A. K., Krishnamurthy, H. N., Singh, Y., Prasad, K. M., and Singh, S. K., “Development of Constitutive Models for Dynamic Strain Aging Regime in Austenitic Stainless Steel 304”, Materials and Design, Vol. 45, pp. 616-627, 2013.
11. Talonen, J., Aspegren, P., and Hänninen, H., “Comparison of Different Methods for Measuring Strain Induced α′-martensite Content in Austenitic Steels”, Materials Science Technology, Vol. 20, No. 12, pp. 1506-1512, 2004.
12. Tiamiyu, A. A., Tari, V., Szpunar, J. A., Odeshi, A. G., and Khan, A. K., “Effects of Grain Refinement on the Quasi-Static Compressive Behavior of AISI 321 Austenitic Stainless Steel: EBSD, TEM, and XRD Studies”, International Journal of Plasticity, Vol. 107, pp. 79-99, 2018.
13. Leban, M. B., and Tisu, R., “The Effect of TiN Inclusions and Deformation-Induced Martensite on the Corrosion Properties of AISI 321 Stainless Steel”, Engineering Failure Analysis, Vol. 33, pp. 430-438, 2013.
14. Okayasu, M., Fukui, H., Ohfuji, H., and Shiraishi, T., “Strain-Induced Martensite Formation in Austenitic Stainless Steel”, Journal of Materials Science, Vol. 48, pp. 6157-6166, 2013.
15. Byun, T. S., “On the Stress Dependence of Partial Dislocation Separation and Deformation Microstructure in Austenitic Stainless Steels”, Acta Materialia, Vol. 51, No. 11, pp. 3063-3071, 2003.
مواد پیشرفته در مهندسی
دوره 38، شماره 3
آذر 1398
صفحه 57-71

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار

ارتقاء امنیت وب با وف ایرانی