Characteristics of squeeze cast AlZn5Mg alloy castings

• Autorzy: Zyska A. , Konopka K. , Łągiewka M. , Nadolski M.

Warianty tytułu

PL

Charakterystyka prasowanych odlewów ze stopu AlZn5Mg

• Konferencja: International Conference "Development Trends in Mechanization of Foundry Processes" (5 ; 14-16 October 2010 ; Inwałd, Poland)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the results of investigations concerning the solidification kinetics, the mechanical properties, and the porosity of AlZn5Mg alloy castings produced by squeeze casting method and, for the purpose of comparison, by gravity casting. The examinations have been performed for 200x100x25 mm plate castings squeeze cast under the pressure values of 30, 60, or 90 MPa, at the constant die temperature of 250 C. The influence of the squeeze pressure value on the liquidus temperature of the considered alloy has been assessed on the basis of Clapeyron-Clausius equation. The characteristic phase transition points have been determined by means of derivative differential thermal analysis (DDTA) and then the maximum supercooling of the alloy in the initial stage of solidification has been calculated taking into account the influence of pressure on the equilibrium temperature value. Further the change of linear solidification rate of a casting has been determined depending on the squeeze pressure. It has been found that the supercooling of the alloy increases in proportion to the increase in squeeze pressure and reaches the highest value of 14 C for the 90 MPa pressure. For this pressure value the linear solidification rate is almost six times greater than for gravity castings. Metallographic examination has allowed for observing that the external pressure exerted on the solidifying casting results in the distinct refining of the alloy structure, the change in morphology of primary crystals, and the decrease of the gradient structure of the alloy. Squeeze casting advantageously influences the plastic properties of the alloy. The unit elongation of the squeeze cast alloy reaches the value of 16% and is twice the A5 value determined for the gravity castings. The optimum squeeze pressure for achieving the highest mechanical properties is 30 MPa. The porosity of castings has been determined by the hydrostatic weighing method. The measurements have been performed for the specimens cut out of the middle parts of castings as well as of their edges. It has been found that the porosity of gravity castings reaches 4% and that the central part of the plate in particularly susceptible to the occurring of microporosity defects. The porosity distribution in squeeze castings is virtually uniform and its value is less than 1% for the entire examined range of squeeze pressure values.

PL

Przedstawiono wyniki badań kinetyki krzepnięcia, właściwości mechanicznych oraz porowatości odlewów ze stopu AlZn5Mg wytwarzanych metoda prasowania w stanie ciekłym oraz dla porównania odlewów wykonywanych metodą grawitacyjną. Badania wykonano na odlewach płyty o wymiarach 200x100x25 mm prasowanych pod cisnieniem 30, 60 i 90 MPa, przy stałej temperaturze formy 250C. W ramach badań oceniono wpływ ciśnienia prasowania na temperaturę likwidus stopu w oparciu o równanie Clapeyrona-Clausiusa. Metoda ATD wyznaczono charakterystyczne temperatury przemian fazowych a następnie obliczono maksymalne przechłodzenie stopu w początkowej fazie krzepnięcia uwzględniając wpływ ciśnienia na położenie temperatury równowagowej. W dalszej kolejności wyznaczono zmianę linowej predkość krzepnięcia odlewów w zależności od ciśnienia prasowania. Stwierdzono, że przechłodzenia stopu zwiększa się proporcjonalnie do ciśnienia prasowania i osiąga największą wartość 14C dla ciśnienia 90 MPa. Przy tym ciśnieniu liniowa predkosci krzepnięcia odlewów prasowanych jest blisko 6-krotnie większa w stosunku do odlewów wytwarzanych metodą grawitacyjną. Na podstawie badań metalograficznych stwierdzono, że w wyniku oddziaływania ciśnienia zewnętrznego na krzepnący odlew następuje wyraźne rozdrobnienie struktury stopu, zmienia się morfologia pierwotnych kryształów oraz zmniejsza się gradientowa struktura stopu. Wykonywanie odlewów w technologii prasowania wpływa bardzo korzystnie na właściwości plastyczne stopu. Wydłużenie stopu prasowanego osiąga wartość 15% i jest dwukrotnie większe od A5 wyznaczonego na odlewach grawitacyjnych. Optymalne ciśnienie prasowania, przy którym uzyskuje się najwyższe właściwości mechaniczne wynosi 30 MPa. Metoda ważenia hydrostatycznego oceniono porowatość odlewów. Pomiary wykonano na próbkach pobranych z części środkowej płyty oraz z jej brzegu. Stwierdzono, że porowatość w odlewach grawitacyjnych dochodzi do 4% i środek płyty jest szczególnie narażony na występowanie lokalnych rzadzizn. W odlewach prasowanych rozkład porowatości jest praktycznie jednorodny i kształtuje się na poziomie poniżej 1% w całym analizowanym zakresie ciśnień prasowania.

Słowa kluczowe

EN

Al alloys; squeeze casting technology; solidification; porosity; mechanical properties; structure

PL

stopy Al; odlewy prasowane; krzepnięcie; porowatość; właściwości mechaniczne; struktura

• 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: 2010
• Tom: Vol. 55, iss. 3
• Strony: 969--975
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys., wzory

Twórcy

autor

Zyska A.

autor

Konopka K.

autor

Łągiewka M.

autor

Nadolski M.

• KATEDRA ODLEWNICTWA POLITECHNIKI CZĘSTOCHOWSKIEJ, AL. ARMII KRAJOWEJ 19, 42-200 CZĘSTOCHOWA, POLAND

Bibliografia

• [1] R. F. Lynch, Squeese Casting, Material Delaware Valley Charter, ASM, April 18, (Toledo) Doehler-JarvisNL Industries, (1973).
• [2] M. Perzyk, S. Waszkiewicz, M. Kaczorowski, A. Jopkiewicz, Odlewnictwo, WNT, Warszawa, (2000).
• [3] S. W. Kima, D. Y. Kimb, W. G. Kimb, K. D. Woo, Materials Science and Engineering A304-306 721-726 (2001).
• [4] L. J. Yang, Journal of Materials Processing Technology 140 391-396 (2003).
• [5] T. M. Yue, Journal of Materials Processing Technology 66 179-185 (1997).
• [6] S. M. Skolianos, G. Kiourtsidis, T. Xatzifotiou, Materials Science and Engineering A231 17-24 (1997).
• [7] M. T. Abou El-khair, Materials Letters 59 894-900 (2005).
• [8] S. W. Youn, C. G. Kang, P. K. Seo, Journal of Materials Processing Technology 146 294-302 (2004).
• [9] B. Chaterje, A. A. Das, The British Foundryman 14, 118, (1973).
• [10] Metals Handbook: Casting, vol. 15, ASM International, (1992).
• [11] M. Hajdasz, J. Chmiel Klasyfikacja metod prasowania metalu w formie odlewniczej, Zeszyty Naukowe Wyzszej Szkoły Morskiej w Szczecinie, nr 41, s. 35, Szczecin (1991).
• [12] M. Hajdasz, Prasowanie ciekłego metalu, Przeglad Odlewnictwa, vol. 43, nr 4, s. 110, (1993).
• [13] M. Hajdasz, Barokrystalizacja stopów metali, Archiwum Technologii Budowy Maszyn, vol. 12, s. 45, (1993).
• [14] E. Fras, Krystalizacja metali, WNT, Warszawa, (2003).
• [15] A. J. Batysev, Krystalizacja metallov i splavov pod davleniem, Metalurgia, Moskwa (1977).
• [16] P. K. Ghosh, S. R. Gupta, P. C. Gupta, R. Rathi, Fatigue characteristics of pulsed MIG welded Al-Zn-Mg alloy, Journal of Materials Science 26, 6161-6170 (1991).
• [17] I. B. Robinson, F. R. Baysinger, Welding aluminium alloy 7039, Weld-ing J. 45, 433-444, (1966).
• [18] G. D. Janaki Ram, T. K. Mitra, V. Shankar, S. Sundaresan, Journal of Materials Processing Technology 142, 174-181, (2003).
• [19] G. W. Lorimer, in: K.. Russell, H. I. Aaronson (Eds.), Precipitation Processes in Solids, The Metallurgical Society of AIME 87-119, (1978).
• [20] D. R. Haeffner, J. B. Cohen, Acta Metallurgica 40, 831, (1992).
• [21] A. K. Mukhopadhyay, Q. B. Yang, S. R. Sing, Acta Metallurgica 42, 3083, (1994).
• [22] M. Karlik, B. Jouffrey, Acta Materialia, 45, 3251, (1997).
• [23] L. F. Mondolfo, Internatinal Meterials Reviews 153, 95, (1971).
• [24] I. J. Polmear, Light Alloys, Journal of Metallurg and Materials Science, Series 3rd Edition, London (1995).
• [25] S. K. Maloney, K. Hono, I. J. Polmear, S. P. Ringer, Scripta Metallurgica 41, 1031, (1999).