Walcowanie cynku w warunkach cyklicznie zmiennego stanu naprężeń ściskających

• Autorzy: Wróbel J. , Bochniak W. , Ostachowski P. , Łagoda M.

Warianty tytułu

EN

Rolling of zinc under the conditions of cyclic changes of compressive stress

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Praca podejmuje zagadnienie możliwości zastosowania dużych odkształceń plastycznych (SPD – z ang. Severe Plastic Deformation) w procesie wytwarzania płaskich elementów metalicznych takich, jak blachy, taśmy czy płaskowniki. Koncentruje się na metodach angażujących dynamiczne zmiany drogi odkształcenia, w szczególności na znanej metodzie KOBO oraz niedawno opracowanym procesie złożonego, ciągłego walcowania (CR) realizowanego w warunkach trójosiowego zmiennego stanu naprężeń ściskających. W eksperymencie przeprowadzonym w ramach niniejszej pracy użyto płaskowników z materiału modelowego w postaci cynku domieszkowanego 0,015% wag. aluminium. Dodatek aluminium zastosowano w celu ograniczenia aktywności procesów odnowy strukturalnej cynku, a więc jego zdrowienia i rekrystalizacji generowanych naturalnym zjawiskiem znacznego wzrostu temperatury towarzyszącemu dużym odkształceniom plastycznym. Płaskowniki otrzymano metodą KOBO w procesie niskotemperaturowego wyciskania z bocznym wypływem. Poddano je złożonemu walcowaniu, przy czym obejmowało ono następujące po sobie operacje walcowania, spęczania, cyklicznego ścinania i wyciskania, które realizowano w jednym przepuście. Stwierdzono, że tak odkształcane płaskowniki nie ulegają zniszczeniu (pękaniu), odmiennie niż podczas walcowania konwencjonalnego. Ponadto wykazano, że im wyższy nadany w gniot, tym niższa twardość płaskowników – chociaż wyższa niż przed złożonym walcowaniem. Z kolei struktura płaskowników po tym procesie charakteryzuje się silną włóknistością i sporadycznie występującymi pojedynczymi nowymi ziarnami, których ilość rośnie wraz ze wzrostem zastosowanego gniotu.

EN

In this paper, the possibility of applying Severe Plastic Deformation (SPD) procedures in the production of flat metallic elements, such as sheet metals, tapes or flat bars, is being discussed. It focuses on methods involving dynamic changes of deformation path, particularly on a well-known KOBO method and on a recently developed process of complex, complex rolling (CR), conducted under the conditions of triple-axial, changing compressive stress. During the experiment carried out for this paper, flat bars made from a model material of zinc alloyed with 0,015wt.% aluminum were used. The addition of aluminum was aimed at reducing the activity of structural renovation of zinc, i.e., its recovery and recrystallization taken place as a result of the natural phenomenon of temperature rise accompanying severe plastic deformation processes. The flat bars were obtained via low-temperature KOBO extrusion with a side outflow. They were subjected to complex rolling, consisting of subsequent rolling, upsetting, cyclic shearing and extrusion, carried out as a single pass. It was established that flat bars obtained in this way were not breaking (cracking), unlike after conventional rolling. Moreover, it has been proved that the higher the set compression, the lower the flat bars’ hardness, although it was still higher than before complex rolling. On the other hand, the structure of flat bars obtained as a result of this procedure is highly fibrous and has sporadically occurring new, individual grains, the number of which rises with the increase of compression degree.

Słowa kluczowe

PL

Zn domieszkowany Al; Zn; cynk; aluminium; walcowanie; ścinanie; wyciskanie; cykliczna zmiana drogi odkształcenia; twardość; struktura

EN

Zn alloyed with Al; complex rolling; cyclic change of deformation path; hardness; structure

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Obróbki Plastycznej
• Czasopismo: Obróbka Plastyczna Metali
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 29, nr 2
• Strony: 109--126
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz., rys.

Twórcy

autor

Wróbel J.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica, Wydział Metali Nieżelaznych, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Bochniak W.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica, Wydział Metali Nieżelaznych, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Ostachowski P.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica, Wydział Metali Nieżelaznych, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Łagoda M.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica, Wydział Metali Nieżelaznych, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• [1] Valiev R.Z., Y. Estrin, Z. Horita, T.G. Langdon, M.J. Zehetbauer, Y.T. Zhu. 2016. „Producing bulk ultrafine-grained materials by severe plastic deformation”. Journal of Metals 58 (4): 33–39.
• [2] Estrin Y., M. Marashkin, R.Z. Valiev. 2010. Ultra-fine grained aluminium alloys: processes, structural features and properties. W Fundamentals of Aluminium Metallurgy: Production, Processing and Applications, 468–503. Cambridge: Woodhead Publishing Limited.
• [3] Estrin Y., A. Vinogradov. 2013. „Extreme grain refinement by severe plastic deformation: A wealth of challenging science”. Acta Materialia 61 (3): 782–817.
• [4] Valiev R.Z., R.K. Islamgaliev, I.V. Alexandrov. 2000. „Bulk nanostructured materials from severe plastic deformation”. Progress in Materials Science 45 (2): 103–189.
• [5] Rosochowski A. 2005. „Processing metals by severe plastic deformation”. Solid State Phenomena 101–102: 13–22.
• [6] Azushima A., R. Kopp, A. Korhonen, D.Y. Yang, F. Micari, G.D. Lahoti, P. Groche, J. Yanagimoto, N. Tsuji, A. Rosochowski, A. Yanagida. 2008. „Severe plastic deformation (SPD) processes for metals”. CIRP Annals – Manufacturing Technology 57 (2): 716–735.
• [7] Segal V.M. 1995. „Materials processing by simple shear”. Materials Science and Engineering A197 (2): 157–164.
• [8] Britgeman P.W. 1964. Studies in large plastic flow and fracture. Cambridge, Massachusetts: Harvard University Press.
• [9] Raab G.J., R.Z. Valiev, C.T. Lowe, Y.T. Zhu. 2004. „Continuous processing of ultrafine grained Al by ECAP–Conform”. Materials Science and Engineering A382 (1–2): 30–34.
• [10] Rosochowski A., L. Olejnik. 2011. „Incremental Equal Channel Angular Pressing for grain refinement”. Materials Science Forum 674: 19–28.
• [11] Tsuji N., Y. Saito, H. Utsunomiya, S. Tanigawa. 1999. „Ultra–fine grained bulk steel produced by accumulative roll–bonding (ARB) process”. Scripta Materialia 40 (7): 795–800.
• [12] Huang J.Y., Y.T. Zhu, H. Jiang, T.C. Lowe. 2001. „Microstructures and dislocation configurations in nanostructured Cu processed by repetitive corrugation and straightening”. Acta Materialia 49 (9): 1497–1505.
• [13] Zhu Y.T., H. Jiang, J. Huang T.C. Lowe. 2001. „A new route to bulk nanostructured metals”. Metallurgical Materials Transactions A32 (6): 1559–1562.
• [14] Saito Y., H. Utsunomiya, H. Suzuki, T. Sakai. 2000. „Improvement in the r–value of aluminum strip by a continuous shear deformation process”. Scripta Materialia 42 (12): 1139–1144.
• [15] Bochniak W. 2009. Teoretyczne i praktyczne aspekty plastycznego kształtowania metali. Metoda KOBO. Kraków: Wydawnictwa AGH.
• [16] Korbel A., W. Bochniak. 2000. „Method of plastic forming of materials”. United States Patent No. US573959 (14.04.1998), European Patent No. EP0711210 (23.08.2000).
• [17] Korbel A., W. Bochniak. 2004. „Refinement and control of the metal structure elements by plastic deformation”. Scripta Materialia 51 (8): 755–759.
• [18] Korbel A., W. Bochniak. 2017. „Liqud like behavior of solid metals”. Manufacturing Letters 11: 5–7.
• [19] Korbel A., W. Bochniak. 2013. „Lüders deformation and superplastic flow of metals extruded by KOBO method”. Philosophical Magazine 93 (15): 1883–1913.
• [20] Korbel A., W. Bochniak, P. Ostachowski, A. Paliborek, M. Łagoda, A. Brzostowicz. 2016. „A new constitutive approach to large strain plastic deformation”. International Journal of Materials Research 107 (1): 44–51.
• [21] Korbel A., W. Bochniak, P. Ostachowski, L. Błaż. 2011. „Visco–plastic flow of metal in dynamic conditions of complex strain scheme”. Metallurgical and Materials Transactions A42 (9): 2881–2897.
• [22] Seitz F. 1952. „On the generation of vacancies by moving dislocations”. Advances in Physics 1 (1): 43–90.
• [23] Damsk A.C., G.J. Dienes. 1963. Point Defects in Metals. New York–London: Gordon and Breach Science Publishers.
• [24] Sato K. , T. Yoshiie, Q. Xu. 2007. „One dimensional motion of interstitial clusters in Ni–Au alloy”. Journal of Nuclear Materials A367–370: 382–385.
• [25] Korbel A., W. Bochniak. 2017. „Stratified plastic flow in metals”. International Journal of Mechanical Sciences 128–129: 269–276.
• [26] Bochniak W. „Sposób walcowania płaskich wyrobów z metali i ich stopów, zwłaszcza trudnoodkształcalnych”. Patent Polski Nr PL219480B1 (29.05.2015).
• [27] Bochniak W., M. Łagoda, A. Brzostowicz, M. Prokopowicz. 2015. „Strength properties of aluminum strips subjected to complex KOBO deformation”. Advanced Materials Research 1079–1080: 50–53.
• [28] Bochniak W., A. Korbel, P. Ostachowski, M. Łagoda. 2018. „Plastic flow of metals under cyclic change of deformation path conditions”. Archives of Civil and Mechanical Engineering 18 (3): 679–686.
• [29] Bochniak W., A. Korbel, P. Ostachowski, A. Paliborek. 2013. „Mechanical properties of aluminum extruded by KOBO method with direct and lateral outflow”. International Journal of Materials Research 102 (10): 974–79.
• [30] Bochniak W., A. Korbel. 1999. „Extrusion of CuZn39Pb2 alloy by the KOBO method”. Engineering Transactions 47 (3–4): 351–367.
• [31] Bochniak W. 1989. „Lokalizacja odkształcenia. Mechaniczne i strukturalne aspekty niestatecznego plastycznego płynięcia mono- i polikrystalicznej miedzi przy różnych temperaturach. Nadplastyczność w warunkach wysokotemperaturowego wymuszania zmiany drogi odkształcenia”. Metalurgia i Odlewnictwo. Zeszyty naukowe Akademii Górniczo-Hutniczej im. Stanisława Staszica 122: 1–92.
• [32] Bochniak W. 1999. „Instability of dislocation substructure and its effect on the mechanical properties of deformed metals”. Zeitschrift für Metallkunde 90 (2): 153–158.
• [33] Bochniak W., A. Korbel, P. Ostachowski, S. Ziółkiewicz, J. Borowski. 2013. „Wyciskanie metali i stopów metodą KOBO”. Obróbka Plastyczna Metali 24 (2): 83–97.