Influence of process parameters on grain refinement in AA1050 aluminum during cold rolling

Abstract

The microstructure evolution during cold rolling of commercial purity AA1050 aluminum is investigated through numerical simulations. A finite strain elasto-viscoplastic constitutive model is employed, where the dislocation density and average grain size are taken as variables characterizing the deformed microstructure. Grain size evolution due to dynamic recrystallization is considered and the microstructure quantities are allowed to influence the macroscopic material behavior in terms of the flow stress and deformation-rate dependence. The effects of such process parameters as rolling friction, thickness reduction in each rolling pass and amount of rolling asymmetry are discussed. The results indicate that grain refinement due to dynamic recrystallization is most significantly affected by the amount of thickness reduction in each pass and the level of rolling friction and to a lesser extent by the asymmetry of the rolling process. An increasing degree of asymmetry will, however, reduce the variations in grain size through the sheet thickness and leave the material more homogeneously recrystallized.

Experimental characterization and numerical prediction of ductile damage in forming of AA1050-O sheets

“…Finite elements simulations are performed to study the influence of process parameters (thickness reduction, friction and asymmetric rolling direction) on the grains size during rolling. To get more accurate prediction of the material viscoplasticity, viscoplastic constitutive equations taking into account grains size are elaborated for the modeling of the rolling process (Hallberg, 2013). Post process material behavior and mechanical test modeling of the produced rolled material are not treated in this case (Hallberg, 2013).…”

“…To get more accurate prediction of the material viscoplasticity, viscoplastic constitutive equations taking into account grains size are elaborated for the modeling of the rolling process (Hallberg, 2013). Post process material behavior and mechanical test modeling of the produced rolled material are not treated in this case (Hallberg, 2013). It is observed numerically that the grain refinement, the amount of thickness reduction in each pass, and the level of rolling friction, are related to each other.…”

“…It is observed numerically that the grain refinement, the amount of thickness reduction in each pass, and the level of rolling friction, are related to each other. An increasing degree of asymmetry will, however, reduce the variations in grain size through the sheet thickness and leave the material more homogeneously recrystallized (Hallberg, 2013). Finite elements simulations of forming process of AA1050 are performed using AA1050-O square blanks.…”

ESTUDO MICROESTRUTURAL E MECÂNICO DE UMA LIGA DE Al SUBMETIDA A TÉCNICAS DE DEFORMAÇÃO PLÁSTICA SEVERA

“…O encruamento é muito importante para metais que não tem sua resistência mecânica aumentada por tratamentos térmicos, como por exemplo, algumas ligas de alumínio, sendo assim, a deformação plástica é realizada a fim de aumentar a resistência mecânica desses metais [2]. Também ocorre o refinamento do grão [3], o que contribui ao encruamento ocasionado pela deformação plástica, e este também modifica as propriedades mecânicas (como por exemplo, resistência mecânica, dutilidade e tenacidade) dos materiais [4]. Com o advento de novas tecnologias foram criadas novas técnicas de deformação de materiais que provem o desenvolvimento de uma estrutura extremamente encruada e que são capazes de obter após a recristalização grãos muito menores do que os processos convencionais de deformação plástica conseguem obter.…”

“…Outra técnica de Deformação Plástica Severa que consegue um bom refinamento e encruamento da estrutura é a Laminação Assimétrica (LA), o qual tem metodologia similar à laminação convencional (simétrica), ou seja, o material a ser laminado passa entre os cilindros de laminação, porém para se introduzir a assimetria durante o processo de laminação, alguns parâmetros são necessários de serem mudados, como por exemplo, diferentes condições de lubrificação dos cilindros; cilindros com velocidades circunferenciais de rotação diferentes, no qual esta diferença pode ser introduzida alterando o diâmetro de um dos cilindros e mantendo a mesma velocidade angular, ou mantendo o mesmo diâmetro, mas variando a velocidade de rotação, ou mantendo um dos cilindros livres [3,8,[10][11][12][13][14]. Esta assimetria durante a laminação introduz no material laminado, além da deformação por compressão usual da laminação simétrica, uma deformação adicional por cisalhamento [3,8,[12][13][14][15]. Dentre os fatores que influenciam na microestrutura final do material submetido à LA os principais são: redução da espessura durante a LA [10,12]; maior assimetria durante a laminação [12][13][14]; quantidade de passes [3] e rota de laminação [8].…”