Microstructural Changes with Selected Extrusion Variables in Plastic Deformation of Complex-Shaped Lead alloy

• Autorzy: Ajiboye J. S. , Babatunde I.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper investigates the effects of changing die land length (an uncommonly investigated extrusion parameter) and web to flange ratio on the pressure and surface structures of cold plastic deformation of a triangular-, T- and L-shaped lead alloy. There exists a dearth of knowledge on the influence of die land length and web to flange ratio on microstructures of extrudates and as a result the impact of these parameters has not been fully understood in die design. The work, which is purely experimental model, was carried out on a 600KN Denison Universal hydraulic testing machine. The test specimens were extruded into triangular, T- and L-shaped sections from initially circular billets at varying die land length and web to flange ratio. A forward extrusion rig is designed and manufactured for the purpose of experimental investigation. The experimental results, for all the geometries investigated, showed that extrusion pressure, product quality and straightness increases with increasing die land length. The extruded sections were examined by metallurgical microscope and the effects of die land length is seen to indicate obvious changes in grain morphology from initially coarse grains at 2.5mm die land length to very fine grains structure at die land length of 12.5mm in the extrusion of triangular section. Hence, the microstructure changes observed shows that increasing die land length leads to increasing grain refinement. For T- and L-section, it was found that the extrudate relative extrusion pressure value decreases with increasing web to flange ratio to a minimum value at a known area ratio of Ar = 0.45 and beyond this minimum value increasing web to flange ratio leads to increasing relative extrusion pressure value. Therefore, to extrude T- and L-shaped section optima relative extrusion pressure is achieved at web to flange ratio of Ar = 0.45. Keywords: Die land, Extrusion pressure, Triangular- and L-shaped, Grain refinement, Lead Alloy, Microstructure.

PL

Artykuł dotyczy wpływu zmian długości powierzchni styku matrycy i współczynnika kształtu (stosunek wymiaru środnika do stopki) do na ciśnienie i strukturę powierzchni stopu ołowiu po plastycznym odkształcaniu na zimno do kształtu liter T oraz L. Wiedza na temat wpływu długości powierzchni styku matrycy i współczynnik kształtu na mikrostrukturę wyciskanego wyrobu jest niedostateczna i w rezultacie wpływ tych parametrów na etapie projektowania matrycy nie jest w pełni zrozumiały. Praca, która jest jedynie modelem doświadczalnym, jest prowadzona na hydraulicznej maszynie testującej 600KN Denison Universal. Próbki testowe zostały wytłoczone matryc o kształcie liter T oraz L z postaci okrągłej przy różnej długości styku powierzchni matrycy i współczynnika siatki kołnierza. Dalsze wytłaczanie jest zaplanowane w celu wykonania kolejnych badań eksperymentalnych. Wyniki, dla wszystkich badanych kształtów pokazały, że ciśnienie tłoczenia, jakość produktu i prostość rosną wraz ze wzrostem długości powierzchni styku matrycy. Wytłoczone fragmenty zostały zbadane za pomocą optycznego mikroskopu metalograficznego (OMM), a wpływ długości powierzchni styku matrycy wykazuje oczywiste wpływ na zmiany w morfologii ziaren od ziaren gruboziarnistych dla długości powierzchni styku matrycy równej 2.5 mm do drobnej struktury ziaren dla długości 12.5 mm. Zaobserwowane zmiany struktury pokazują, że wzrost długości powierzchni styku matrycy prowadzi do gruntownego rozdrobnienia ziaren i wtrąceń w stopach ołowiu. Przy rosnącym współczynniku siatki kołnierza w wytłaczaniu stopu ołowiu do kształtu liter T i L występuje spory wzrost jednolitych struktur ziarnistych. Jednakże we fragmentach o kształcie litery T występuje większa rozdrobnienie ziaren niż we fragmentach o kształcie litery L przy tym samym współczynniku siatki kołnierza, co prawdopodobnie jest efektem różnic geometrycznych.

Słowa kluczowe

EN

die land; extrusion pressure; triangular- and 1 shaped; grain refinement; lead alloy; microstructure

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Computer Methods in Materials Science
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 9, No. 2
• Strony: 241--248
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys.

Twórcy

autor

Ajiboye J. S.

autor

Babatunde I.

• Department of Mechanical Engineering, University of Lagos, Nigeria,

Bibliografia

• 1.   Kiuchi,   M,   Kishi,   H,   Ishikawa,   M.,   Study   of  Non-symmetric Extrusion and Drawing, Proc. 22nd Int. Machine Tool Design and Research Conference, 1982, 523-532.
• 2.   Kiuchi, M, Ishikawa, M., Study of asymmetric extrusion and drawing of tubes analysis of inclined wall-thickness distribution of tube, Proc. 22nd Int. Machine Tool Design and Research Conference, 1982, 361-175.
• 3.   Chitkara,  N.R,  Adeyemi,  M.B.,  Working  pressure  and deformation modes in forward extrusion o f I and T shaped section from square slugs, Proc. 8th Int. Machine Tool Design and Research Conference, Imperial College of Science, London, 1977, 289-301.
• 4.   Ajiboye, J. S, Adeyemi, M. B., Computer Modelling of the Effects of billets and extruded symmetric section shapes in forward extrusion, Nigerian Journal of Technical Education, 16(1), 1999, 1-14.
• 5.   Ajiboye, J S, Adeyemi, M B., Upper Bound Analysis for Extrusion at Various Die Land Lengths and Shaped Profiles, Int. J. of Mechanical Sciences, 49, 2007, 335-351
• 6.   Kopp, R, Long, G, Haber, G, Voswinckel, G. Effect of section shape on extrusion load: extrusion of round and flat sections, Metal Technology, 10, 1983, 368-370.
• 7.   Ulysee, P., Optimal extrusion die design to achieve flow balance, Int. J. Machine Tools & Manufacture, 39, 1999,1047-1064.
• 8.   Laue,  K.,  Stenger,  H.,  Extrusion,  American  Society  of Metals, Metals Park, Ohio, 1981.
• 9.   Ajiboye, J. S, Adeyemi, M B., Effects of extrusion variables on temperature distribution in axisymmetric extrusion process, Int. J. Mechanical Sciences, 50 (3). 2008, 522-537.
• 10.  Hughes, D.A, Kassner, M.E, Stout, M.G, Vetrano, J.S., Metal Forming at the Center of Excellence for the Synthesis and Processing of Advanced Materials, Journal JOM, 50 (6), 1998, 16-21.