Physical modeling of the plastic flow in the extrusion process of layered

• Autorzy: Nowotyńska I. , Śliwa R.

Warianty tytułu

PL

Fizyczne modelowanie plastycznego płynięcia metalu w procesie wyciskania warstwowego kompozytu z zastosowaniem matryc o różnej geometrii

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The results of physical modeling of the extrusion of layered composite, in particular dealing with the influence of the die geometry on the character of plastic flow of the core-sleeve system composite have been presented. The influence of the concentric arrangement of components in the initial billet as hard core and soft sleeve on finał effect of simultaneous plastic flow of various materials to obtain reąuired layered composite has been analysed. The model materials like soft lead, hard lead alloy soft and hard plasticines and set of the dies of different geometry has been used in experimental procedurę of direct extrusion. The experimental results of the extrusion of composite materiał using fiat, conical and convex dies indicate possibility to obtain advantageous flow pattern for suitable convex dies. Basing on the analysis of the character of plastic flow (basing on visioplasticity method) with taking into account relative velocity distribution in the orifice region, size and shape of the deformation zones and extrusion load in particular the best convex die geometry in comparison with others has been proposed. Basing on analysis of different results of the co-extrusion of different materials e.g. relatively smali plastic zonę, relatively Iow extrusion load and equalization of velocities of particles in the region the die orifice may indicate adequate convex die geometry for realizing extrusion process of composite materiał of the core-sleeve structure.

PL

Zaprezentowano wyniki badań eksperymentalnych fizycznego modelowania wyciskania kompozytów warstwowych ze szczególnym uwzględnieniem wpływu kształtu matrycy na charakter plastycznego płynięcia warstwowego materiału złożonego o układzie rdzeń-powłoka. Pokazano wpływ różnych struktur wlewka o układzie koncentrycznych warstw: rdzeń twardy- powłoka miękka na efekt wspólnego odkształcenia materiałów o różnych właściwościach w celu uzyskania kompozytu warstwowego o wymaganych cechach. Zastosowano materiały modelowe: ołów miękki, twardy stop ołowiu, miękką i twardą plastelinę oraz komplet matryc o różnej geometrii w procesie współbieżnego wyciskania. Wyniki fizycznego modelowania kompozytu warstwowego z zastosowaniem płaskich, stożkowych i wypukłych matryc wskazują na możliwość uzyskania korzystnego sposobu płynięcia w przypadku zastosowania odpowiednio dobranych matryc wypukłych. W oparciu o analizę charakteru plastycznego płynięcia (zastosowanie metody wizjoplastyczności) ze szczególnym uwzględnieniem rozkładu względnych prędkości cząstek w obszarze otworu matrycy, wielkości i kształtu stref plastycznych oraz siły wyciskania zaproponowano odpowiednią geometrię matrycy do określonego wyrobu kompozytowego. Bazując na analizie wpływu parametrów geometrycznych matrycy pozwalających na zmniejszenie stref odkształcenia, siły wyciskania oraz wyrównania prędkości wypływu materiału w obszarze otworu matrycowego wykazano celowość zastosowania odpowiednio dobranych do typu kompozytu matryc wypukłych.

Słowa kluczowe

EN

physical modelling; layer; composites; plastic flow

PL

modelowanie; wyciskanie; kompozyty; plastyczne płynięcie

• 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: 2008
• Tom: Vol. 53, iss. 4
• Strony: 965--977
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Nowotyńska I.

autor

Śliwa R.

• Rzeszów University of Technology, 35-959 Rzeszów, 2 W. Pola Str.

Bibliografia

• [1] D. Y. Yang, Y. G. Kim, C. M. Lee, An upper bound solution for axisymmetric extrusion of composite rods through curved dies, Int. J. Mach. Tools Manuf. 31, 565-575 (1991).
• [2] H. Tokuno, K. Ikeda, Analysis of deformation in the extrusion of composite rods J. Mat. Proc. Tech. 26, 323-335 (1991).
• [3] Yeong-Maw Hwang, Te-Fu Hwang: An investigation in-to the plastic deformation behavior within a conical die during composite rod extrusion, J. Mat. Proc. Tech. 121, 226-233 (2002).
• [4] R. Śliwa, G. Mishuris, A modeling the plastic of composite materials in the extrusion process, Engng. Trans. 45 2, 275-293 (1997).
• [5] R. Śliwa, Plastic zones in extrusion of longitudinally oriented metal composites, Proc. Conf. Mechanics of Solids and Materials Engineering, Singapore'95, A, 179-184(1995).
• [6] W. Libura, J. Zasadziński, Struktura i własności aluminium i jego stopów wyciskanych przez matryce wypukłe, Polska Metalurgia w latach 1998-2002, Kraków 2002,1, 348-353.
• [7] J. Zasadziński, W. Libura, J. Richert, W. Z. Misiolek, Convex die for aluminum extrusion, Proc. 6th Aluminum Extrusion Technology Seminar, 2 232-238 Chicago 1996.
• [8] P. Kazanowski, W. Libura, R. Sliwa, Effect of the convex die geometry on the process parameters during extrusion, Proceedings of the Eighth International Aluminum Extrusion Technology Seminar, May 18-21, 2004, Orlando, Florida.
• [9] J. Zasadziński, W. Libura, Wyciskanie metali przez matryce wypukłe, Mat. Konf. Przeróbka Plastyczna ‘93, Komitet Metalurgii PAN, Sekcja Przeróbki Plastycznej, 175-182 Krynica 1993.
• [10] P. Kazanowski, W. Libura, Theoretical and experimental analysis of extrusion with different die geometry, Proc. 6* ICTP, Nuremberg, Sept. 1999, Springer Verlag, ed. M. Geiger, 1845-1850.
• [11] A. Bandar, W. Misiolek, K Kloskę, T. Jeong, Improving flow in soft-core bimaterial billets, Proceedings of the 7th International Aluminium Extru-sion Technology Seminar ET 2000, Chicago, I L. May 2000, The Aluminium Association & Aluminium Ex-truders Council 2, 223-228.
• [12] I. Jeng, C. W. Wu, R. Q. Hsu, Extrusion of three-layer composite clad rods, Australiasia-Pacific Forum Inell. Process. Manuf. Mater. 2, 864-871 (1997).
• [13] C. W. Wu, R. Q. Hsu, Extrusion of three-layer composite hexagonal clad rods, J. Mat. Proc. Tech. 123, 47-53 (2002).
• [14] J. L. Alcaraz, J. Gil-Sevillano, An analysis of the extrusion of bimetallic tubes by numerical simu-lation, Int. J. Mech. Sci. 38, 2, 157-173 (1996).
• [15] J. L. Alcaraz, J. Gil-Sevillano, J. M. Martinez-Esnaola, A fracture condition based on the upper bound method for the extrusion of bimetallic tubes, J. Mat. Proc. Tech. 61, 265-274 (1991).
• [16] P. Kazanowski, M. E. Epler, W. Misiolek, Bi-metal rod extrusion-process and product optimiza-tion, Mat. Sci. Eng. A369, 170-180 (2004).
• [17] R. Śliwa, Odkształcenie plastyczne kompozytów metalowych podczas wyciskania, Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej Nr 95, Mechanika 32, Rzeszów, 1992.
• [18] K. Laue, H. Stenger, Extrusion, American Society for Metals, Metals Park, Ohio 1981.
• [19] E. C. Pearson, R. N. Parkins, The extrusion of metals , 2nd ed. London, 1961.
• [20] E. Erman, S. L. Semiatin, Physical modeling of metalworking processes, The Metallurgical Society Inc., Warrendale, PA, 1987, p.l.