Analiza numeryczna warunków pękania w procesie wyciskania stopu aluminium 2017A

• Autorzy: Grzyb J. , Rękas A. , Mroczkowski M. , Libura W.

Warianty tytułu

EN

Numerical analysis of cracking conditions during extrusion of 2017A aluminium alloy

• Konferencja: Fizyczne i Matematyczne Modelowanie Procesów Obróbki Plastycznej. FiMM 2011/sympozjum (19-21.05.2011; Jabłonna, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Stopy Al-Cu-Mg charakteryzują się słabą odkształcalnością w procesach przeróbki plastycznej na zimno i na gorąco. Są to stopy o wysokiej wytrzymałości, którą uzyskują w wyniku końcowej obróbki cieplnej - utwardzania wydzieleniowego. Typowym defektem występującym w procesie wyciskania jest pękanie powierzchniowe a gdy proces jest realizowany z małym stopniem odkształcenia może także wystąpić niekorzystny stan naprężania wewnątrz wyciskanego wyrobu, co może skutkować pojawieniem się pęknięć wewnętrznych. W pracy przeprowadzono analizę numeryczną procesu wyciskania prętów okrągłych ze stopu 2017A uzyskanych z małymi stopniami odkształcenia. Obliczenia przeprowadzono przy zastosowaniu programu Deform, opartego na metodzie elementów skończonych. Uzyskano rozkłady naprężenia średniego, osiowego oraz intensywności naprężenia w kotlinie odkształcenia oraz w prześwicie matrycowym. Analizowano także warunki temperaturowe, które mają duże znaczenie w powstawaniu pęknięć w procesie wyciskania. Przeprowadzono także analizę możliwości powstawania pęknięć stosując znormalizowane kryterium Cockcrofta-Lathama. W zakresie małych współczynników wydłużenia stwierdzono stosunkowo niewielki wpływ stopnia odkształcenia na rozkład naprężeń w przekroju poprzecznym wyciskanych wyrobów. Niebezpieczeństwo powstawania pęknięć pojawia się szczególnie w warstwach powierzchniowych wyrobu, na skutek występowania naprężeń rozciągających, wzrostu temperatury i większej intensywności odkształcenia. Analiza stanu naprężenia nie wykazała natomiast ryzyka wystąpienia pęknięć wewnętrznych w wyciskanych prętach.

EN

Al-Cu-Mg alloys demonstrate high mechanical strength but poor deformability in both cold and hot forming processes. They are also submitted to precipitation hardening. The typical defects of extruded product are surface cracking and central cracking observed usually in case of cold extrusion with low deformation degree. The paper presents numerical analysis of hot extrusion of rods from 2017A with low extrusion ratio aimed at predicting possibility of extrudates' cracking basing on a normalized Cockcroft-Latham's criterion. The calculations were performed using Deform code based on FEM. The distributions of mean stress, axial stress, effective stress and temperature were obtained within the deformation zone and in the die opening. For the low extrusion ratios the influence of this value on the stress distribution within the cross-section of extrudates is relatively slight. The risk of cracking appears particularly at the surface of extrudate, because of temperature rise, high positive stress value and higher effective strain. The performed analysis excluded possibility of central cracking independently of the extrusion ratio used.

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika
• Rocznik: 2011
• Tom: z. 238
• Strony: 25--30
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., rys.

Twórcy

autor

Grzyb J.

autor

Rękas A.

autor

Mroczkowski M.

autor

Libura W.

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. St. Staszica w Krakowie

Bibliografia

• [1] Laue K., Stenger H.: Extrusion. Process, Machinery, Tooling, Metals Park, Ohio, 1981
• [2] Cockcroft M.G., Latham D.J.: J. Inst Metals, 1968, 96, s. 2444-2477.
• [3] Peng Z., Sheppard T.: Study of surface cracking during extrusion of aluminium alloy AA2014, Materials Science and Technology, vol. 20, Sept. 2004, s. 1179 - 1191.
• [4] Avitzur B.: Analysis of central bursting defects in extrusion and wire drawing, Trans. ASME, Series B, Vol. 90, No 1, 1968, s. 79-91.
• [5] Leśniak D., Libura W., Zasadziński J.: Analiza numeryczna procesu wyciskania trudnoodksztalcalnych stopów aluminium w zakresie małych współczynników wydłużenia, Rudy i Metale Nieżelazne, vol. 50, 2005, nr 6, s.336-340.