Wpływ wyciskania metodą KOBO na wytrzymałość zmęczeniową stopu aluminium 7075

• Autorzy: Andrzejewski D. , Borowski J. , Garbiec D.

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2015.6.3

Warianty tytułu

EN

Effect of KOBO extrusion method on the fatigue strength of 7075 aluminum alloy

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Badaniom poddano stop aluminium AW-7075 w stanie dostawy hutniczej (stan F) oraz po wyciskaniu metodą KOBO i po przesycaniu i starzeniu. Zaprezentowano wyniki pomiarów twardości, statycznej próby rozciągania oraz badań zmęczeniowych, które wykonano metodą klasyczną oraz przyśpieszoną Locati (ze skokowo wzrastającym naprężeniem o ok. 70 MPa, co 30 tys. lub 60 ty. cykli). Badania zmęczeniowe przeprowadzono na próbkach stożkowych (ze zmienną średnicą o promieniu krzywizny wynoszącym 72 mm). Celem badań było zbadanie wpływu kształtowania półwyrobu metodą wyciskania KOBO przeprowadzonego w temperaturze 400°C oraz chłodzonego wodą na wyjściu z matrycy na właściwości mechaniczne stopu oraz porównanie ich z materiałem nie poddanym wyciskaniu. Wyniki uzyskane w statycznej próbie rozciągania wykazywały zbliżoną granicę plastyczności, która wynosiła około 600 MPa oraz wytrzymałość na rozciąganie powyżej 650 MPa. Badaniom poddano próbki w stanie materiału obrobionego cieplnie na stan T6 oraz po wyciskaniu KOBO i zastosowaniu krótkookresowego przesycania i starzenia. Podobne wyniki wykazały pomiary twardości sposobem Brinella, które wyniosły 176 HB dla materiału w stanie T6 oraz 175 HB dla materiału po wyciskaniu metodą KOBO i obróbce cieplnej. Wyniki badań zmęczeniowych zrealizowanych przy częstotliwości 15 Hz, naprężeniu maksymalnym wynoszącym 354 MPa w cyklu odzerowo tętniącym — rozciągającym wskazują, że proces wyciskania KOBO z następującym po nim przesycaniem i starzeniem poprawia wytrzymałość zmęczeniową. Wyniki uzyskane w przypadku badań przeprowadzonych metodą Locati wskazywały na zbliżoną wytrzymałość zmęczeniową wszystkich badanych materiałów. Próbki w stanie hutniczym F podczas badań zmęczeniowych zostały obciążone naprężeniem wynoszącym 425 MPa, które było większe o 45 MPa od wytrzymałości na rozciąganie wyznaczonej w próbie statycznej, co świadczy o umocnieniu odkształceniowym, które nastąpiło podczas badań dynamicznych.

EN

Investigations on the AW-7075 aluminum alloy in the F state, following the KOBO extrusion, supersaturation and aging have been carried out. Results have been presented of the measurements of hardness, tensile tests and fatigue strength tests performed with the classic and Locati accelerated method (stepwise increasing stress by approx. 70 MPa every 30 to 60 thousand cycles). The tensile tests have been performed on conical samples (with a variable diameter of the curve radius of 72 mm). The aim of the investigations was the assessment of the influence of the KOBO method forming of a half-product in the temperature of 400°C subsequently chilled with water at the outlet of the cast on the mechanical properties of the alloy and a comparison with the material not subject to the extrusion. The results obtained in the tensile tests have shown similar elasticity boundary, which was approx. 600 MPa and tensile strength above 650 MPa. The tests have been performed on thermally processed samples to state T6 and following the KOBO extrusion and short-term supersaturation and aging. Similar results were obtained in the measurements with the Brinell method. They were 176 HB for the T6 material and 175 HB for the material following the KOBO extrusion and thermal processing. The results of the fatigue tests carried out at the frequency of 15 Hz, maximum stress of 354 MPa in the pulsating — tensile cycle indicate that the KOBO extrusion process with the subsequent supersaturation and aging improves its fatigue strength. The results obtained with the Locati method indicated similar fatigue strength of all tested materials. The samples in the F state during fatigue tests were loaded with the stress of 425 MPa, which was greater by 45 MPa than the tensile strength determined in the tests. This confirms the deformation strengthening that took place during the dynamic tests.

Słowa kluczowe

PL

stop aluminium; SPD; metoda KOBO; właściwości mechaniczne; metoda Locati

EN

aluminum alloy; SPD; KOBO method; mechanical properties; Locati method

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 36, nr 6
• Strony: 368--371
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Andrzejewski D.

• Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań

autor

Borowski J.

• Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań

autor

Garbiec D.

• Instytut Obróbki Plastycznej, Poznań

Bibliografia

• [1] Czechowski M.: Niskocyklowa trwałość zmęczeniowa nowego stopu aluminium – Alustar. Inżynieria Materiałowa 6 (2005) 790÷795.
• [2] Korbel A., Szyndler R.: Innowacyjne rozwiązania w obszarze obróbki plastycznej — udział polskiej myśli technicznej. Obróbka Plastyczna Metali t. XXI nr 3 (2010) 203÷216.
• [3] Bochniak W., Korbel A., Ostachowski P., Ziółkiewicz S., Borowski J.: Wyciskanie metali i stopów metodą KOBO. Obróbka Plastyczna Metali Vol. XXIV nr 2 (2013) 83÷87
• [4] Benedetti M., Fontanari V., Scardi P., Ricardo C. L. A., Bandini M.: Reverse bending fatigue of shot peened 7075-T651 aluminium alloy: The role of residual stress relaxation. International Journal of Fatigue 31 (2009) 1225÷1236.
• [5] Prosenjit D., Jayaganthan R., Chowdhury T., Singh I. V.: Fatigue behavior and crack growth rate of cryorolled Al 7075 alloy. Materials Science and Engineering A 528 (2011) 7124÷7132.
• [6] Baragetti S., Gerosa R., Rivolta B., Silvac G., Tordini F.: Fatigue behavior of foreign object damaged 7075 heat treated aluminum alloy coated with PVD WC/C. Procedia Engineering 10 (2011) 3375÷3380.
• [7] Teter A.: Laboratorium wytrzymałości materiałów — wyznaczanie wytrzymałości zmęczeniowej Zrc. Politechnika Lubelska, Mechanika, Lublin (2008).
• [8] Zhang Y., Maddox S. J.: Fatigue testing of full-scale girth welded pipes under variable amplitude loading. OMAE 2012 31st Annual Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering, 1-6 July 2012, Rio de Janeiro, Brazil (2012) http://www.twi-global.com/technical-knowledge/publishedpapers/ fatigue-testing-of-full-scale-girth-welded-pipes-under-variableamplitude- loading/.
• [9] Bochniak W., Korbel A.: Anomalies in precipitation hardening process of aluminum alloy extruded by KOBO method. Journal of Materials Processing Technology 216 (2015) 160÷168.
• [10] Patent P.402817 (PST/PL2014/000009) Sposób wytwarzania elementów ze stopów metali nieżelaznych, twórcy: prof. dr hab. inż. Andrzej Korbel, prof. dr hab. inż. Włodzimierz Bochniak i dr inż. Jacek Borowski.
• [11] Guo H., Yang X., Wang J., Hu B., Zhu G.: Effect of homogenization and aging treatment on mechanical properties and stress-corrosion cracking of 7050 alloys. Trans. Nonferrous Met. Soc. China 20 (2010) 355÷360.
• [12] http://www.thebloughs.net/hobbies/metalworking/hodgson9/rearseal/090/ Aluminum7075.pdf z dnia 03.09.2013.