Wpływ parametrów i schematu odkształcenia na zmiany naprężenia uplastyczniającego trudno odkształcalnego stopu aluminium 5XXX

• Autorzy: Laber K. , Dyja H. , Kawałek A. , Sawicki S. , Borowski J.

Warianty tytułu

EN

The effect of deformation parameters and the deformation scheme on the variations in the yield stress of the hard deformable aluminium alloy 5XXX

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Prawidłowe wyznaczenie własności reologicznych badanego materiału w postaci wykresów naprężenie-odkształcenie, uwzględniających wpływ zastosowanego schematu odkształcenia, wartości odkształcenia, temperatury materiału oraz prędkości odkształcenia, pozwala na zwiększenie dokładności wykonywanych obliczeń, zarówno podczas korzystania z wzorów analitycznych, jak również podczas modelowania numerycznego. Wyznaczenie własności reologicznych, a głównie naprężenia uplastyczniającego jest szczególnie trudne dla procesów przeróbki plastycznej na gorąco, gdyż w strukturze materiału zachodzą złożone procesy, wynikające z mechanizmu odkształcenia plastycznego oraz procesy umocnienia, jak również aktywowane cieplnie, zależne od czasu zjawiska prowadzące do osłabienia materiału. Problem komplikuje dodatkowo zmienność temperatury, wynikająca z równoczesnego oddawania ciepła przez promieniowanie, konwekcję i przewodzenie oraz generowana w wyniku pracy odkształcenia plastycznego [1]. W literaturze technicznej można znaleźć opis wielu metod badawczych służących do określenia wartości naprężenia uplastyczniającego, wśród których należy wymienić: próbę rozciągania, ściskania oraz skręcania. W pracy określono wpływ parametrów i schematu odkształcenia na wartość i charakter zmian naprężenia uplastyczniającego trudno odkształcalnego stopu aluminium w gatunku 5XXX o ograniczonej odkształcalności. Badania plastometryczne przeprowadzono metodą jednoosiowego ściskania z zastosowaniem symulatora procesów metalurgicznych GLEEBLE 3800 oraz skręcania przy użyciu plastometru skrętnego STD 812. Określono dla obu metod wpływ zastosowanego odkształcenia, prędkości odkształcenia i temperatury początkowej próbek na zmiany naprężenia uplastyczniającego badanego materiału. Przedstawione w pracy badania stanowiły podstawę wyznaczenia własności reologicznych analizowanego stopu (łącznie z opracowaniem modeli matematycznych) pod kątem zastosowania ich do numerycznego modelowania procesu wyciskania.

EN

The correct determination of the rheological properties of investigated material in the form of stress–strain diagrams allowing for the effect of the employed deformation scheme, the deformation value, material temperature and strain rate, enables the enhancement of the accuracy of performed calculations, both when using analytical formulae, as well as during numerical modelling. Determining the rheological properties, especially the yield stress, is particularly difficult for hot plastic working processes, because of complex processes occurring in the material structure due to the plastic deformation mechanism, strain hardening processes, as well as thermally activated and time-dependent phenomena leading to a weakening of the material. The problem is additionally complicated by the temperature variation resulting from giving up the heat simultaneously by radiation, convection and conduction and being generated by the plastic deformation work [1]. Technical literature provides the description of many research methods designed for determining the yield stress magnitude, which include the tensile, compression and torsion tests. The present work has determined the effect of deformation parameters and the deformation scheme on the magnitude and behaviour of variations in the yield stress of the 5XXX grade hard deformable aluminium alloy with limited deformability. Plastometric tests were carried out by the uniaxial compression method using the GLEEBLE 3800 metallurgical process simulator and the torsion method using an STD 812 torsion plastometer. For the both methods, the effect of the employed deformation, strain rate and initial specimen temperature on the variations in the yield stress of the investigated materials was determined. The investigations presented in the paper provided the basis for the determination of the rheological properties of the examined alloy (including the development of mathematical models) to be used for the numerical modelling of the extrusion process.

Słowa kluczowe

PL

schemat odkształcenia; próba jednoosiowego ściskania; próba skręcania; badania plastometryczne; naprężenie uplastyczniające; trudnoodkształcalne stopy aluminium

EN

deformation scheme; uniaxial compression test; torsion test, plastometric test; yield stress; hard deformable aluminium alloys

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Obróbki Plastycznej
• Czasopismo: Obróbka Plastyczna Metali
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 28, nr 1
• Strony: 27--38
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Laber K.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Produkcji i Technologii Materiałów, Instytut Przeróbki Plastycznej i Inżynierii Bezpieczeństwa, al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa, Poland

autor

Dyja H.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Produkcji i Technologii Materiałów, Instytut Przeróbki Plastycznej i Inżynierii Bezpieczeństwa, al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa, Poland

autor

Kawałek A.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Produkcji i Technologii Materiałów, Instytut Przeróbki Plastycznej i Inżynierii Bezpieczeństwa, al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa, Poland

autor

Sawicki S.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Produkcji i Technologii Materiałów, Instytut Przeróbki Plastycznej i Inżynierii Bezpieczeństwa, al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa, Poland

autor

Borowski J.

• Instytut Obróbki Plastycznej, ul. Jana Pawła II 14, 61-139 Poznań, Poland

Bibliografia

• [1] Grosman Franciszek, Eugeniusz Hadasik. 2005. Technologiczna plastyczność metali. Badania plastometryczne, Gliwice: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej.
• [2] Hadasik Eugeniusz, Marek Tkocz, Rudolf Kawalla, Stan T Mandziej. 2000. „Comparison of the results of hot torsion and hot compression tests”. W mat. konf. Mezinarodni metalurgicka konference, Ostrava, 16-18.5.2000, 58.
• [3] Grosman Franciszek, Eugeniusz Hadasik. 1994. „Problems of Application of the Technological Plasticity Description of Metals in Computer Programmes for Analysis and Design of Mechanical Working Processes”. Archives of Metallurgy 39 (3): 264–276.
• [4] Grosman Franciszek, Eugeniusz Hadasik, Czesław Sajdak. 1994. „Rozwój metodyki i zastosowań plastometrycznej próby skręcania”. Inżynieria Materiałowa 3–4: 77–79.
• [5] Schindler Ivo, Hadasik, Eugeniusz. 1997. „Description of Deformation Behaviour as a Base of Metal Forming Process Design”. Challenges to Civil and Mechanical Engineering in 2000 and Beyond III: 395–404.
• [6] Schindler Ivo, Josef Bořuta. 1998. Utilization Potentialities of Torsion Plastometer. Katowice: Dept. of Mechanics and Metal Forming, Silesian Technical University.
• [7] Płachta Adam. 1998. „Metodyka wyznaczania funkcji naprężenia uplastyczniającego”. W mat. konf. Plastyczność materiałów. Ustroń, 1998, 129–136.
• [8] Hadasik Eugeniusz, Bolesław Machulec, Andrzej Płachta, Marek Tkocz. 1999. „System komputerowego sterowania i rejestracji wyników plastometru skrętnego”. W mat. konf. Nowe technologie i materiały w metalurgii i inżynierii materiałowej. Katowice, 257–260.
• [9] Hadasik Eugeniusz, Andrzej Płachta, Dariusz Kuc, Grzegorz Niewielski, Marek Tkocz. 2016. „Badania plastyczności stali przeznaczonych do walcowania walcówki”. Hutnik-Wiadomości Hutnicze 83 (8): 334–336.
• [10] Laber Konrad, Anna Kawałek, Sylwester Sawicki, Henryk Dyja, Jacek Borowski, Dariusz Leśniak, Henryk Jurczak. 2016. „Application of torsion test for determination of rheological properties of 5019 aluminium alloy”. Key Engineering Materials 682: 356–361.
• [11] Laber Konrad. 2015. „Określenie własności reologicznych wybranych gatunków stali do spęczania na zimno w próbie skręcania”. HutnikWiadomości Hutnicze, 82 (5): 338–342.
• [12] Laber Konrad, Henryk Dyja, Anna Kawałek, Sylwester Sawicki. 2014. „Determination of characteristics of plasticity of selected medium and high carbon steel grades in hot torsion test”. Metalurgija 55 (4): 635–638.
• [13] Sawicki Sylwester, Anna Kawałek, Konrad Laber, Henryk Dyja, Jacek Borowski, Dariusz Leśniak, Henryk Jurczak. 2016. „Plastometric testing of rheological properties of 5083 and 5754 aluminium alloy”. Key Engineering Materials 682: 362–366.
• [14] Paczyński Piotr, Grzegorz Stradomoski, Sylwester Sawicki. 2015. „Badania plastometryczne stali duplex 1.4462”. W mat. konf. XXXIX Studencka Konferencja Naukowa Innowacje w Inżynierii Produkcji, Technologii Materiałów i Bezpieczeństwie. Częstochowa, 28 maj 2015, 208–211.
• [15] Sawicki Sylwester, Henryk Dyja, Anna Kawałek. 2014. „Plastometric testing of rheological property of 20MnB4 and 30MnB4 micro-addition cold upsetting steels and C45 and C70 highcarbonsteels”. Izvestija Tulskogo Gosudarstvennogo Universiteta, Tekhnicheskie Nauki 10 (2): 103–111.
• [16] Sawicki Sylwester, Konrad Laber, Henryk Dyja, Anna Kawałek. 2016. „Vysokotemperaturnye kharakteristiki stalej C45 i C70”. W mat. konf. 74-ja Mezhdunarodnaja nauchno-tekhnicheskaja konferencija „Aktualnye Problemy Sovremennoj Nauki, Tekhniki i Obrazovanija”, Magnitogorsk, 18-22 kwiecień 2016.
• [17] Tkocz Marek, Eugeniusz Hadasik. 1998. „Porównanie metod badań plastyczności na gorąco”. W mat. konf. Plastyczność materiałów. Ustroń, 141–149.
• [18] Dyja Henryk, Aleksander Gałkin, Marcin Knapiński. 2010. „Reologia metali odkształcanych plastycznie”. W Monografie 190, 298–318. Częstochowa: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).