Backward Extrusion of Aluminum Alloy Sections Used in Aircraft Structural Components

• Autorzy: Pawłowska B. , Śliwa R. E.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amm-2015-0452

Warianty tytułu

PL

Wyciskanie przeciwbieżne kształtowników ze stopów aluminium stosowanych na elementy konstrukcji lotniczych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents an analysis of selected aluminum alloys as structural materials used in production of aircraft parts as well as specification of technological parameters of Al alloys extrusion on a backward press with their effect on mechanical properties, microstructure and quality of the final product. Upsetting tests with backward extrusion complex cross-sectional profile tests were conducted on aluminum alloys 7075, 2024, 2099. Based on the results, specifications of forging in the form of unit stress - effective strain relations were determined using logarithmic deformation index, allowing proper choice of extrusion parameters. The range of temperatures for hot plastic treatment along with range of extrusion rate for the analyzed thin-walled aircraft profiles were determined. Tests were also conducted on the microstructure of Al alloys in the initial state as well as after the extrusion process had been completed. It has been proved that the proper choice of parameters in the case of a specific profile extruded from Aluminum alloys 2024, 7075, 2099, allows the manufacturing of products of complex crosssections and the quality required in aerospace industry. This has been demonstrated on the example of complex cross-sectional profiles using elements of varied wall thickness.

PL

W pracy przedstawiono analizę wybranych stopów aluminium jako materiałów konstrukcyjnych z przeznaczeniem na elementy obiektów latających wraz z określeniem technologicznych parametrów wyciskania tych stopów na prasie przeciwbieżnej oraz ich wpływu na właściwości mechaniczne, mikrostrukturę i jakość finalnego wyrobu. Przedstawiono wyniki testów spęczania i wyciskania przeciwbieżnego profili o złożonym kształcie przekroju poprzecznego z wykorzystaniem stopów aluminium 7075, 2024, 2099. W oparciu o uzyskane wyniki wyznaczono charakterystyki spęczania jako wykresy zależności średnich nacisków jednostkowych od logarytmicznego wskaźnika odkształcenia, umożliwiające adekwatny dobór parametrów wyciskania. Określono przedział optymalnych temperatur przeróbki plastycznej na gorąco i prędkości wyciskania dla analizowanych cienkościennych profili lotniczych. Wykonano również badania mikrostruktury stopów Al w stanie wyjściowym i po wyciskaniu. Wykazano, że adekwatny dobór parametrów procesu do danego typu profilu wyciskanego ze stopów 2024, 7075, 2099, pozwala na uzyskanie wyrobów o złożonym kształcie przekroju poprzecznego i o wymaganych własnościach oraz wysokiej jakości pożądanej w lotnictwie, co pokazano na przykładzie profili o złożonym kształcie przekroju poprzecznego z elementami o zróżnicowanej grubości ścianki.

Słowa kluczowe

EN

backward extrusion; aluminum alloys; aluminum alloy 7075; aluminium alloy 2024; aluminium alloy 2099; section

PL

wyciskanie przeciwbieżne; stopy aluminium; konstrukcje lotnicze

• 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: 2015
• Tom: Vol. 60, iss. 4
• Strony: 2805--2812
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Pawłowska B.

• Rzeszow University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, Dept of Materials Forming and Processing, Al. Powstańców Warszawy 8, 35-959 Rzeszów, Poland

autor

Śliwa R. E.

• Rzeszow University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, Dept of Materials Forming and Processing, Al. Powstańców Warszawy 8, 35-959 Rzeszów, Poland

Bibliografia

• [1] Z. Pater, Wstępna analiza numeryczna procesu walcowania poprzeczno-klinowego odkuwek ze stopu 2618, Rudy i Metale Nieżelazne 54, 11, 744÷747 (2009).
• [2] J. Tomczak, A. Gontarz, Z. Pater, K. Drozdowski, Badania porównawcze stopów aluminium PA31 oraz 2618A w aspekcie zastosowań w konstrukcjach lotniczych, Rudy i Metale Nieżelazne 55, 6, 333÷337 (2010).
• [3] J. Tomczak, Z. Pater: Próby doświadczalne procesu walcowania poprzeczno-klinowego odkuwek ze stopów aluminium w gatunkach PA38 i 2618A, Obróbka Plastyczna Metali 21, 4, 249÷260 (2010).
• [4] W. Więckowski, J. Adamus, Blachy aluminiowe w aspekcie zastosowań w przemyśle lotniczym, Rudy i Metale Nieżelazne 54, 11, 769÷772 (2009).
• [5] J. Kuczmaszewski, Efektywność wytwarzania elementów lotniczych ze stopów aluminium i magnezu, Komputerowo zintegrowane zarządzanie 2, 7 - 18 (2011).
• [6] W. Johnson, H. K. Kudo, The Mechanics of Metal Extrusion, 1962.
• [7] K. Laue, H.Stenger, Extrusion - Process, Machinery, Tooling, ASM Internationla, Metals Park, Ohio 1981.
• [8] I. L. Perlin, Tieorija priessowanija mietałłow, Izd. Mietałłurgija, Moskwa 1964.
• [9] J. Chodorowski, A. Ciszewski, T. Radomski, Materiałoznawstwo lotnicze, Oficyna Wydawnicza PW, W-wa 2003.
• [10] A. Gontarz, Wpływ parametrów kucia na wybrane własności stopu aluminium PA6, Rudy i Metale Nieżelazne 44, 613-616 (1997).
• [11] A. Bylica, Materiałoznawstwo - laboratorium, Wydawnictwo UR, Rzeszów 2005
• [12] M. Hatherly, Deformation at high strains, Strength of Metals and Alloys, Proceedings of the 6th International Conference, ICSMA 6, R.C. Gifkins (ed), Pergamon Press s.1181-1195, Oxford, 1983.
• [13] W. Weroński, A. Gontarz, Infuence of deformation parameters on grain size of AlSi1Mg alloy in forging. Journal of Materials Processing Technology 138, 196-200 (2003).
• [14] D.A. Tanner, J. S. Robinson, Reducing residual stress in 2014 aluminium alloy die forgings. Materials & Design, 2014.
• [15] A. M. Habraken, C. Bouffioux, M. Carton and J. Lecomte- Beckers: Study of a 2024 aluminium rod produced by rotary forging. Journal of Materials Processing Technology 184, 1-3, 19-26 (2007).
• [16] W. Libura, Metal flow in extrusion, Metallurgy on the turn of the 20th century, s.391-412, Kraków 2002.
• [17] B. Pawłowska, R. Śliwa, Analiza plastycznego płynięcia materiału w procesie wyciskania płaskowników, Rudy i Metale Nieżelazne 44, 11, 607÷613 (1999).
• [18] J. Piwnik, Analiza osiowosymetrycznych procesów obróbki plastycznej, Prace IPPT PAN, 1979.
• [19] J. Piwnik, Mechanika procesów wyciskania metali, Rozprawy naukowe nr 6, Politechnika Białostocka, 1991.
• [20] B. Pawłowska, R. Śliwa, Czynniki kształtu w określaniu siły wyciskania wyrobów o różnej geometrii przekroju poprzecznego, Rudy i Metale Nieżelazne 51, 4, 192÷200 (2006).
• [21] B. Pawłowska, R. Śliwa, Wpływ czynników kształtu oraz własności wyciskanego profilu na efekt odkształcenia i poziom siły kształtowania. XIV Konferencja Sprawozdawcza „Metalurgia 2006”.
• [22] J. Piwnik, Teoria i eksperyment w analizie procesów wyciskania, Oficyna Wydawnicza Politechniki Białostockiej, 2010.

Uwagi

PL

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