Numerical and experimental analysis of wire drawing for hardly deformable biocompatible magnesium alloys

• Autorzy: Milenin A. , Kustra P.

Warianty tytułu

PL

Numeryczna i doświadczalna analiza ciągnienia drutu z trudno odkształcalnych biozgodnych stopów magnezu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the present paper the drawing processes of thin wire of biocompatible magnesium alloys in heated die was investigated. Due to the hexagonal close packet structure magnesium alloys have low plasticity. In order to design the technological parameters the FEM model of wire drawing process in heated die and models of yield stress and ductility were developed. The relationship between technological parameters of drawing and fracture parameters was obtained based on developed models. The maps of possible elongation for MgCa0.8 and Ax30 magnesium alloys were developed using simulations. The draft schedule for final wire diameter 0.1 mm was design assisted with FEM model in experimental part of work. Based on this draft plan the drawing process from initial diameter 1.0 mm to final diameter 0.1 mm in heated die was performed in designed by author’s device.

PL

Specjalne stopy magnezu (MgCa08, Ax30), wykazujące wysoki poziom biokompatybilności ze środowiskiem organizmu człowieka, stały sie alternatywnym materiałem do zastosowania na implanty medyczne. Jednym z ich zastosowań mogą być nici chirurgiczne, służące do spajania tkanki miękkiej. Nici takie powinny mieć średnice rzędu 0.1 mm. W związku z niską technologiczną plastycznością tych stopów zaproponowano, aby proces ciągnienia prowadzić w podgrzewanych ciągadłach. W pracy analizowano proces ciągnienia w podgrzewanych ciągadłach cienkich drutów z biokompatybilnych stopów magnezu. W celu wyznaczenia technologicznych parametrów procesu ciągnienia użyto modelu MES, który rozbudowano o rozwiązanie cieplne w ciągadle, funkcje naprężenia uplastyczniającego oraz model utraty spójności analizowanych stopów. W oparciu o opracowany model wyznaczono zależności pomiędzy technologicznymi parametrami procesu ciągnienia i kryterium utraty spójności. W oparciu o symulacje numeryczne zbudowano mapy dopuszczalnych odkształceń dla stopów magnezu MgCa0.8 oraz Ax30.Wczesci eksperymentalnej pracy w oparciu o symulacje numeryczne wyznaczono schemat odkształceń do uzyskania drutu o średnicy 0.1 mm. W oparciu o wyznaczony schemat przeprowadzono proces ciągnienia w podgrzewanych ciągadłach ze średnicy początkowej 1.0 mm do średnicy końcowej 0.1 mm w urządzeniu skonstruowanym przez autorów.

Słowa kluczowe

EN

MgCa0.8; Ax30; magnesium alloys; drawing process; fracture; finite element simulation

PL

MgCa0.8; Ax30; stopy magnezu; proces ciągnienia; metoda elementów skończonych

• 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: 2013
• Tom: Vol. 58, iss. 1
• Strony: 55--62
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Milenin A.

autor

Kustra P.

• AGH University of Science and Technology Department of Applied Computer Science and Modelling, 30-059 Kraków, 30 Mickiewicza Av., Poland

Bibliografia

• [1] H. Watanebe, T. Mukai, K. Ishikawa, J. Mater. Sci. 39, 1477-1480 (2004).
• [2] N. Ogawa, M. Shiomi, K. Osakada, Int. J. Mach. Tool. Manu. 42, 607-614 (2002).
• [3] J. Swiostek, J. Goken, D. Letzig, K.U. Kainer, Mater. Sci. Eng. 424, 223-229 (2006).
• [4] H. Haferkamp, V. Kaese, M. Niemeyer, K. Phillip, T. Phan-Tan, B. Heublein, R. Rohde, Mat.-wiss. u. Werkstofftech 32, 116-120 (2001).
• [5] F.-W. Bach, R. Kucharski, D. Bormann, Eng. Biomater. 56-57, 58-61 (2006).
• [6] M. Thomann, C. Krause, D. Bormann, N. Von der Höh, H. Windhagen, A. Meyer-Lindenberg, NRW - Fundam. Clin. App. 3, 107-108 (2008).
• [7] J.-M. Seitz, E. Wulf, P. Freytag, D. Bormann, F.-W. Bach, Adv. Eng. Mater. 12, 1099-1105 (2010).
• [8] J. Eickemeyer, A. Guth, M. Falter, R. Opitz, Proc. 6th Int. Conf., Magnesium alloys and their Applications, Verlsg, 318-323 (2004).
• [9] K. Yoshida, Steel Grips 2, 199-202 (2004).
• [10] K. Yoshida, T. Fueki, Magnesium Technology in Global Age. MetSoc, 45 th Annual Conference of Metallurgists of CIM, Monreal, Quebec, 587-593 (2006).
• [11] A. Milenin, D. Byrska, O. Gridin, Computers & Structures. 89, 1038-1049 (2011).
• [12] A. Milenin, J.-M. Seitz, Fr.-W. Bach, D. Bormann, P. Kustra, Wire Journal Int., 6, 74-83 (2011).
• [13] A. Milenin, P. Kustra, Steel Research Int. 81, 1251-1254 (2010).
• [14] A. Milenin, P. Kustra, M. Packo, Comput. Meth. Mater. Sci. 10, 69-79 (2010).
• [15] A. Milenin, P. Kustra, Sposób i urzadzenie do realizacji procesu ciagnienia cienkich drutów z niskoplastycznych stopów magnezu, zgłoszenie patentowe RP P.397292, 08.12.2011 (in Polish).
• [16] A. Milenin, Hutnik-Wiadomosci Hutnicze 72, 100-104 (2005).
• [17] A. Milenin, Proc. Conf. KomPlasTech 2010, Białka Tatrzanska, 1-9 (2010).
• [18] V. Kolmogorov, Mechanika obrabotki metallow dawleniem, Moscow (1986).
• [19] A. Bogatow, Plasticzeskaja deformacja stalej i spławów, 90-98 (1996).
• [20] A. Milenin, P. Kustra, D.J. Byrska-Wójcik, Archives of Metallurgy and Materials 57, 4, 1117-1126 (2012).