Experimental and Fe Analysis of Aluminium Alloy Plastic Flow in the Forward Microextrusion Processes

• Autorzy: Piwnik J. , Mogielnicki K.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amm-2014-0086

Warianty tytułu

PL

Eksperymentalna i numeryczna analiza plastycznego płynięcia stopu aluminium w procesach współbieżnego mikrowyciskania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The main aim of the paper is an evaluation of the real impact of a container surface roughness on metal plastic flow in the forward microextrusion process. For the purposes of experiment a specially designed and constructed by authors toolkit was used. Analyzed material was an annealed aluminium wire with 1,7 mm in diameter, with a stress-strain curve defined. Toolkit contains two experimental models of containers and rectangular dies with the same dimensions, differing only in the containers roughness degree. In order to determine the degree of the containers top layers asperities a roughness profiles with using laser microscope were made for each. Punch pressures have been calculated while forward extruding. In the next step the deflection of parallel lines marked at the samples longitudinal sections were analyzed. The extruded samples were submitted to the microhardness testing. Numerical analyses of analogous microextrusion processes have been also conducted. Container surface roughness was modelled as a rigid triangular wave with a zero friction factor at the interface m =0. Punch pressures and shapes of extruded samples flow nets were determined. Conducted investigations revealed the possibility of receiving products with different mechanical properties obtained by the container roughness assorting.

PL

Celem badań było określenie rzeczywistego wpływu stopnia chropowatości powierzchni pojemnika na plastyczne płynięcie metalu w procesie współbieżnego mikrowyciskania pręta metalowego. Do badań użyto zestawu narzędziowego autorskiego projektu oraz wyżarzonego, aluminiowego drutu o średnicy 1.7 mm, dla którego wyznaczono charakterystykę materiałową. Zestaw składa się z dwóch modeli pojemników na wsad i prostokątnych matryc o tych samych wymiarach, różniących się stopniem chropowatości. W celu wyznaczenia stopnia chropowatości warstw wierzchnich pojemników na wsady dla każdego z nich wyznaczono profile z użyciem mikroskopu laserowego. W trakcie przeprowadzania prób współbieżnego wyciskania wyznaczono przebiegi ciśnień na stemplu dla poszczególnych próbek a następnie zarejestrowano deformacje linii równoległych naniesionych na przekrojach wzdłużnych wyciśniętych elementów. Otrzymane próbki poddano testom mikrotwardości. Następnie wykonano numeryczną analizę analogicznych procesów mikrowyciskania. Chropowatość pojemników zamodelowano w formie sztywnej trójkątnej fali z zerowym współczynnikiem tarcia na kontakcie m = 0. Wyznaczono kształty siatek de- formacyjnych wyciśniętego materiału oraz ciśnienia na stemplach. Przeprowadzone badania ujawniły możliwość wytwarzania wyrobów o różnych właściwościach mechanicznych, uzyskiwanych poprzez dobór określonej chropowatości narzędzia.

Słowa kluczowe

EN

micro metal extrusion; material; equipment; FEM simulation

PL

mikrowyciskanie; materiał; wyposażenie; FEM

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 59, iss. 2
• Strony: 521--525
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys.

Twórcy

autor

Piwnik J.

• Department of Production Engineering, Bialystok University of Technology, 45c Wiejska Str., 15-351 Bialystok, Poland

autor

Mogielnicki K.

• Department of Production Engineering, Bialystok University of Technology, 45c Wiejska Str., 15-351 Bialystok, Poland

Bibliografia

• [1] U. Engel, R. Eckstein, Microforming - from basic research to its realization, Journal of Materials Processing Technology, 125-126 (2002).
• [2] A. Messner, U. Engel, R. Kals, F. Vollertsen, Size effect in the FE-simulation of microforming processes, Journal of Materials Processing Technology, 371-376 (1994).
• [3] C. Wang, D. Shan, B. Guo, J. Zhou, L. Sun, Key problems in microforming process of microparts. Journal of Materials Science and Technology, 283-288 (2007).
• [4] C. Barbier, S. Thibaud, P. Picart, Size effects on material behaviour in microforming. International Journal of Material Forming, 439-442 (2008).
• [5] F. Vollertsen, Size effects in microforming. Key Engineering Materials, 3-12 (2011).
• [6] F. Vollertsen, H. S. Niehoff, Z. Hu, State of the art in microforming. International Journal of Machine Tools & Manufacture, 1172-1179 (2006).
• [7] F. Vollertsen, Z. Hu, H. S. Niehoff, C. Theiler, State of the art in microforming and investigations into micro deep drawing, Journal of Materials Processing Technology, 70-79 (2004).
• [8] J. Piwnik, K. Mogielnicki, K. Garbala, Problems related to microextrusion process, Scientific and Didactic Equipment, 26-31 (2009).
• [9] J. Cao, N. Krishnan, Z. Wang, H. Lu, W. K. Liu, A. Swanso n, Microforming - Experimental investigation of the extrusion process for micropins and its numerical simulation using RKEM, ASME Journal of Manufacturing Science and Engineering, 642-652 (2004).
• [10] H. J. Jeon, A. N. Bramley, A Friction Model for Microforming, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 125-129 (2007).
• [11] E. Vidal-Sallé, S. Maisonnette-Masson, J.C. Boyer, About the validity of the plastic wave model for an actual roughness of axisymmetric tooling in bulk forming, International Journal of Material Forming 2, 217-220 (2009).
• [12] J. Piwnik, K. Mogielnicki, M. Gabrylewski, P. Baranowski, The experimental tool for microextrusion of metals, Archives of Foundry Engineering, 195-198 (2011).