The influence of natural aging of the AW-2024 aluminum sheet on the course of the strain hardening curve

• Autorzy: Kut Stanisław , Pasowicz Grzegorz

Identyfikatory

DOI

10.7862/rm.2023.10

Warianty tytułu

PL

Wpływ starzenia naturalnego blachy aluminiowej AW-2024 na przebieg krzywej umocnienia odkształceniowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Aluminum sheet drawpieces pressings with the ability to harden precipitation can be shaped from the sheet after annealing or heat treatment. In the second variant during the analysis and design of the technological proces, the change in the material properties of the shaped sheet due to natural aging should be additionaly taken into account. This article presents the results of research on the effect of the natural aging time after heat treatment of AW-2024 sheet material with a thickness of 1 mm on the course of the strain hardening curve. Strain hardening curves were determined on the basis of a uniaxial tensile test. The sheets were tested immediately after heat treatment and during natural aging, i.e. (20, 45, 90 and 120) minutes after heat treatment. The research showed a significant influence of natural aging in the tested range of times after heat treatment on the course of the deformation hardening curve of the sheet material. Based on experimentally determined in particular directions (0, 45 and 90 degrees to the rolling direction) the strain hardening curves, the values of material coefficients as a function of natural aging time were determined for four models of flow stress. Material coefficients in individual yield stress models were determined on the basis of approximation of strain hardening curves using the least squares method. On the basis of the analysis of approximation errors, the accuracy of the tested models of yield stress to describe the course of the hardening curve of the material of the tested sheet in the tested range of natural aging time was assessed.

PL

Wytłoczki z blach aluminiowych mających zdolność do utwardzania wydzieleniowego mogą być kształtowane z blachy po wyżarzaniu zmiękczającym lub po przesycaniu. W drugim przypadku podczas analizy i projektowania procesu technologicznego należy dodatkowo uwzględnić zmianę właściwości materiału kształtowanej blachy w wyniku starzenia naturalnego. W tym artykule przedstawiono wyniki badań wpływu czasu starzenia naturalnego po przesycaniu materiału blachy AW-2024 o grubości 1 mm na przebieg krzywej umocnienia odkształceniowego. Krzywe umocnienia zostały wyznaczone na podstawie próby jednoosiowego rozciągania. Badaniom poddano blachy bezpośrednio po przesycaniu oraz w trakcie starzenia naturalnego tj. (20, 45, 90 oraz 120) minut po przesycaniu. Badania wykazały, istotny wpływ starzenia naturalnego w badanym zakresie czasów po przesycaniu na przebieg krzywej umocnienia odkształceniowego materiału blachy. W oparciu o wyznaczone doświadczalnie na poszczególnych kierunkach (0, 45 oraz 90 stopni do kierunku walcowania) przebiegi krzywych umocnienia odkształceniowego wyznaczono wartości współczynników materiałowych w funkcji czasu starzenia naturalnego dla czterech modeli naprężenia uplastyczniającego. Współczynniki materiałowe w poszczególnych modelach naprężenia uplastyczniającego zostały wyznaczone na podstawie aproksymacji przebiegu krzywych umocnienia odkształceniowego metodą najmniejszych kwadratów. Na podstawie analizy błędów aproksymacji dokonano oceny dokładności badanych modeli naprężenia uplastyczniającego do opisu przebiegu krzywej umocnienia materiału badanej blachy w badanym zakresie czasu starzenia naturalnego.

Słowa kluczowe

EN

AW-2024 sheet; natural aging; strain hardening curves; strain hardening models; constitutive parameters

PL

blacha AW-2024; starzenie naturalne; krzywe umocnienia; modele umocnienia; stałe materiałowe

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Advances in Mechanical and Materials Engineering
• Rocznik: 2023
• Tom: Vol. 40, nr 1
• Strony: 87--101
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kut Stanisław

• Department of Materials Forming and Processing, Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics, Rzeszow University of Technology, al. Powst. Warszawy 8, 35-959 Rzeszów, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-0870-7548

autor

Pasowicz Grzegorz

• Doctoral School of the Rzeszow University of Technology, al. Powst. Warszawy 12, 35-959 Rzeszów, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-7932-0044

Bibliografia

• 1. ASM International. (1991). ASM Handbook. Volume 4: Heat Treating ASM Handbook Committee, 841-879. https://doi.org/10.1361/asmhba0001205
• 2. Davies, G. (2003). Materials for automobile bodies. Butterworth-Heinemann.
• 3. European Committee for Standardization. (2007). Aluminium and aluminium alloys - Chemical composition and form of wrought products - Part 3: Chemical composition and form of products (Standard No. EN 573-3).
• 4. Fallah Tafti, M. Sedighi, M., & Hashemi, R. (2018). Effects of natural ageing treatment on mechanical, microstructural and forming properties of Al 2024 aluminum alloy sheets. Iranian Journal of Materials Science & Engineering, 15 (4), 1-10. https://doi.org/10.22068/ijmse.15.4.1
• 5. Hollomon, J. H. (1945) Tensile deformation. Transactions of the Metallurgical Society of AIME, 162, 268-290.
• 6. Kučera, V., & Vojtěch D. (2017). Influence of the heat treatment on corrosion behavior and mechanical properties of the AA 7075 alloy. Manufacturing Technology, 17(5), 747-752. https://doi.org/10.21062/ujep/x.2017/a/1213-2489/MT/17/5/747
• 7. May, A., Belouchrani, M.A., Taharboucht, S., & Boudras, A. (2010). Influence of heat treatment on the fatigue behaviour of two aluminium alloys 2024 and 2024 plated. Procedia Engineering, 2(1), 1795-1804. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2010.03.193
• 8. Miller, W.S., Zhuang, L., Bottema, J., Wittebrood, A.J., Smet, P.D., Haszler, A., & Vieregge, A. (2000). Recent development in aluminium alloys forthe automotive industry. Materials Science and Engineering: A, 280(1), 37-49. https://doi.org/10.1016/S0921-5093(99)00653-X
• 9. Polmear I. (2006). Light alloy: From traditional alloys to nanocrystals. Butterworth Heinemann.
• 10. Przybyłowicz K. (2006). Metaloznawstwo. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne. In Polish.
• 11. SAE International. (2015). Heat treatment of wrought aluminum alloy parts (Standard No. AMS 2770R). Retrieved from https://www.sae.org/standards/content/ams2770r/
• 12. Sener B., & Yurci M. E. (2017). Comparison of quasi-static constitutive equations and modeling of flow curves for austenitic 304 and ferritic 430 stainless steels. Acta Physica Polonica A, 131 (3), 605-607. https://doi.org/10.12693/APhysPolA.131.605
• 13. Sobotka, J., Solfronk, P., Kolnerova, M., & Korecek D. (2018). Influence of technological parameters on ageing of aluminium alloy AW-2024. Manufacturing Technology, 18(6), 1023-1028. https://doi.org/10.21062/ujep/218.2018/a/1213-2489/MT/18/6/1023
• 14. Stiebler, K., Kunze, H., & El-Magd, E. (1991). Description of the of behaviour of a high strength austenitic steel under biaxial loading by a constitutive equation. Nuclear Engineering and Design 127(1), 85-93. https://doi.org/10.1016/0029-5493(91)90041-F
• 15. Sun, S., Fang, Y., Zhang, L., Li, Ch., & Hu, S. (2020). Effects of aging treatment and peripheral coarse grain on the exfoliation corrosion behaviour of 2024 aluminium alloy using SR-CT. Journal of Materials Research and Technology, 9, 3219-3229. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2020.01.069
• 16. Swift, H.W. (1952). Plastic instability under plane stress. Journal of the Mechanics and Physics of Solids 1 (1), 1-18. https://doi.org/10.1016/0022-5096(52)90002-1
• 17. Voce, E. (1948). The relationship between stress and strain for homogeneous deformations. Journal of the Institute of Metals 74, 537-562.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).