Numerical analysis of AZ31 alloy extrusion process by the ECAE method

• Autorzy: Bajor T. , Krakowiak M. , Dyja H.

Warianty tytułu

PL

Numeryczna analiza procesu wyciskania stopu AZ31 metodą ECAE

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents the results of numerical analysis of temperaturevelocity conditions of deformation process of AZ31 magnesium alloy by ECAE (Equal Channel Angular Extrusion) method. Computations were made using the finite element method (FEM) in a 3D spatial deformation state, taking into account the thermal phenomenon that occurs during the development of the final product. The process of material extrusion through the angular channel of the die was analyzed at three different temperatures and for four values of the punch feed rate. Numerical investigations were carried out for one type of the die, in which the channels are arranged against each other at the right angle. The main aim of this study was to determine the most favourable parameters of the extrusion to obtain the finished product with good mechanical properties. The resulting rod with a diameter of 15 mm will serve as an input preform for further deformation processes. This paper presents the results of computer simulations of temperature, stress and strain tensor distribution in the material in dependence on the process conditions. The research has shown that the highest stress concentration in the analyzed extrusion process takes place at the corners of the angular die.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań numerycznych obejmujących analizę warunków temperaturowo-prędkościowych procesu odkształcania stopu magnezu AZ31 metodą wyciskania ECAE (Equal Channel Angular Extrusion). Obliczenia wykonano metodą elementów skończonych w warunkach przestrzennego stanu odkształcenia 3D z uwzględnieniem zjawisk cieplnych zachodzących podczas kształtowania wyrobu gotowego. Proces wyciskania materiału z wykorzystaniem matrycy z kanałem kątowym przeanalizowano w trzech wariantach temperaturowych oraz z zastosowaniem czterech prędkości posuwu stempla. Badania numeryczne przeprowadzono dla jednego rodzaju matrycy, w której kanały są ułożone względem siebie pod kątem prostym. Głównym celem przeprowadzonych badań numerycznych było określenie najkorzystniejszych parametrów przeciskania w celu uzyskania wyrobu gotowego o dobrych własnościach mechanicznych. Uzyskany wyrób jakim jest pręt okrągły o średnicy 15 mm będzie stanowił wsad do dalszych procesów przeróbki plastycznej. W pracy przedstawiono symulacje komputerowe rozkładu temperatury, tensora naprężeń oraz tensora odkształceń w badanym materiale w zależności od warunków prowadzenia procesu. Przeprowadzone badania wykazały, iż największa koncentracja naprężeń w analizowanym procesie wyciskania ma miejsce w narożach matrycy.

Słowa kluczowe

EN

AZ31 alloy; ECAE method; FEM simulation

PL

stop magnezu AZ31; przeciskanie przez kanał kątowy; ECAE; symulacje numeryczne; MES

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 35, nr 2
• Strony: 75--77
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., fig., tab.

Twórcy

autor

Bajor T.

• Instytut Przeróbki Plastycznej i Inżynierii Bezpieczeństwa,Wydział Inżynierii Procesowej, Materiałowej i Fizyki Stosowanej, Politechnika Częstochowska

autor

Krakowiak M.

• Instytut Przeróbki Plastycznej i Inżynierii Bezpieczeństwa,Wydział Inżynierii Procesowej, Materiałowej i Fizyki Stosowanej, Politechnika Częstochowska

autor

Dyja H.

• Instytut Przeróbki Plastycznej i Inżynierii Bezpieczeństwa,Wydział Inżynierii Procesowej, Materiałowej i Fizyki Stosowanej, Politechnika Częstochowska

Bibliografia

• [1] Yang Z., Li J. P., Zang J. X., Lorimer G. W., Robson J.: Review on Research and Development of magnesium alloys. Acta Metallurgica Sinica (Engl. Lett.), vol. 21 no. 5 (2008) 313÷328.
• [2] Del Valle J. A., Perez-Prado M. T., Ruano O. A.: Microstructural evolution during hot rolling of an AZ31 Mg alloy. Metallurgical and Materials Transactions A 36A (2005) 1427÷1438.
• [3] Murai T., Matsuoka S., Miyamoto S., Oki Y.: Effects of extrusion conditions on microstructure and mechanical properties of AZ31B magnesium alloy extrusions. Journal of Materials Processing Technology 141 (2003) 207÷212.
• [4] Chen Y., Wang Q., Peng J., Zhai C., Ding W.: Effects of extrusion ratio on the microstructure and mechanical properties of AZ31 Mg alloy. Journal of Materials Processing Technology 182 (2007) 281÷285.
• [5] Prasad Y. V. R. K., Rao K. P.: Effect of homogenization on the hot deformation behaviour of cast AZ31 magnesium alloy. Materials & Design, Material Science and Engineering A 432 (2006) 170÷177.
• [6] Bajor T., Muskalski Z., Pełka M.: Wpływ struktury na podatność do ciągnienia prasówki ze stopu magnezu AZ31. Hutnik-Wiadomości Hutnicze 76 (2009) 13÷16.
• [7] Bajor T., Muskalski Z.: Badania wpływu czasu międzyoperacyjnej obróbki cieplnej na przebieg procesu ciągnienia i własności mechaniczne drutów ze stopu magnezu AZ31. Rudy i Metale Nieżelazne R-54 11 (2009) 697÷700.
• [8] Edgar R. L.: Magnesium alloys and their application. K. U. Kainer Pub., France (2000) 3÷8.
• [9] Maksoud I. A., Ahmed H.: Investigation of the effect of strain rate and temperature on the deformability and microstructure evolution of AZ31 magnesium alloy. Material Science and Engineering A 504 (2009) 40÷48.
• [10] Klimanek P., Potzsch A.: Microstructure evolution under compressive plastic deformation of magnesium at different temperatures and strain rates. Material Science and Engineering A 324 (2002) 145÷150.
• [11] Bajor T., Muskalski Z., Suliga M.: Research on the drawing process with a large total deformation wires of AZ31 alloy. J. Phys. Conf. Ser. 240 (2010) 1÷4.