Development a Predictive Finite Element Model for Investigation of Phases Behavior after Cold Rolling Process

اغلب عيوب سطحي در فرايندهاي شكل دهي فلزات بعد از خروج قطعه از قالب به وجود مي-آيد. از آن جاي كه در اين مرحله هيچ نيروي خارجي به قطعه اعمال نمي شود، بنابراين آنچه باعث بوجود آمدن اين عيوب مي شود تنش هاي پسماند است. تنش هاي پسماند در فرايند هاي شكل دهي باعث تغيير شكل هاي غيريكنواخت مي شود. در اين مقاله قطعه كار از جنس فولاد دوفازي با كسر حجمي و آرايش هاي مختلف از فريت و پرليت در نظر گرفته شده است كه در آن به دليل تفاوت رفتار تنش-كرنش فازهاي مختلف بعد از نورد سرد، در حالي كه يك فاز هنوز در ناحيه الاستيك قرار دارد فاز ديگر دچار تغيير شكل پلاستيك شده است و در هنگام باربرداري از قطعه اين اثرات مي توانند سبب به وجود آوردن تنش‌هاي پسماند شوند. بنابراين، براي كاهش اين عيوب در ورق هاي ناشي از فرايند هاي شكل دهي با استفاده از برنامه ي المان محدودي كه صحت آن در ناحيه الاستيك-پلاستيك به تاييد رسيده است به مدلسازي فرايند نورد سرد در حالت كرنش صفحه اي پرداخته مي شود. نتايج به دست آمده نشان مي دهد كه در آرايش هاي منظم از فازهاي فريت و پرليت ساختارهاي ميكروسكوپي قطعه كار نقش مهمي را در پخش تنش پسماند داشته و با كاهش عرض اين نوارهاي فازي نوسانات در تنش هاي پسماند نيز كاهش مي يابد. بنابراين هدف از اين مطاله ارايه ساختاري از چيدمان فازها بعد از نورد گرم است كه در آن تنش پسماند نهايي قطعه كاهش يابد.

One of the surface defects that arise in sheet metal working is when the part is removed from the die. Since there are no external forces to make this defect, the origin of such fail is known as residual stress. Residual stress can develop in sheet metal forming due to non-uniform deformation. In this paper, the workpiece is carbon steel with different volume fractions and arrangements of ferrite and pearlite. Due to different stress-strain curves for each phase after cold rolling, one phase deforms elastically, whereas the other undergoes elastic-plastic deformation. On unloading to zero applied stress, this effect can produce residual stress. Therefore, in order to reduce the surface defects in sheet metal forming, an intelligent predictive code using a validated elastic-plastic finite element method is generated for a plain strain deformation of cold rolling process. Results show that in regular arrangement of ferrite and pearlite, workpiece microstructure has great influence on the residual stress distribution, and by decreasing the width of each strip, the fluctuation of residual stress is reduced. The purpose of this study is to develop the state of the art instructions for arrangement of phases after hot rolling process where the total residual stress produced after cold rolling and sheet metal working will be minimized.