Modelowanie numeryczne procesu tarciowej modyfikacji odlewniczego stopu aluminium AlSi9Mg

• Autorzy: Węglowski M. St. , Hamilton C. , Dymek St.

Warianty tytułu

EN

Numerical modelling of Friction Stir Processing of AlSi9Mg aluminium casting alloy

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono założenia zespolonego modelu numerycznego cieplno-kinematycznego, dla procesu tarciowej modyfikacji FSP. Model umożliwia obliczenie temperatury powierzchni materiału modyfikowanego pod narzędziem oraz wyznaczenie linii odpowiadających przemieszczaniu materiału modyfikowanego w trakcie procesu FSP. Wyniki obliczeń wskazują na wpływ prędkości obrotowej narzędzia i prędkości przesuwu na koncentrację linii oraz na temperaturę powierzchni. Ponadto wykazano, że w materiale modyfikowanym występują dwie strefy, w których następuje przemieszczanie materiału, tj. strefa pierwotna i wtórna.

EN

The work presents the assumptions of a complex numerical thermo-kinetic model for Friction Stir Processing. The model makes it possible to calculate the under-tool temperature of the surface of a material being modified as well as to determine lines corresponding to the shifting of a material modified during FSP. The calculation results indicate the influence of a tool rate of rotation and of a tool travel rate on the concentration of lines and on the surface temperature. The article also reveals that a material being modified is composed of two zones in which the material is shifted, i.e. the primary and secondary zone.

Słowa kluczowe

PL

stop aluminium; modelowanie numeryczne; FSP; FSW

EN

aluminium alloy; numerical modelling; FSP; FSW

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 57, nr 6
• Strony: 34--40, 43
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tabl.

Twórcy

autor

Węglowski M. St.

• Instytut Spawalnictwa, Gliwice

autor

Hamilton C.

• Miami University, School of Engineering and Applied Science, Oxford, Ohio, USA

autor

Dymek St.

• Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej AGH, Katedra Inżynierii Powierzchni i Analiz Materiałów

Bibliografia

• 1. Węglowski M.St.: Technologia Friction Stir Processing – nowe możliwości. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa, 2011, nr 2, 25-31.
• 2. Pietras A., Zadroga L.: Rozwój metody zgrzewania tarciowego z mieszaniem materiału zgrzeiny (FSW) i możliwości jej zastosowania. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa, 2003, nr 5, 148-154.
• 3. Paradiso V., Astarita A., Carrino L., Durante M., Franchitti S., Scherillo F., Squillace A., Velotti C.: Numerical optimization of selective superplastic forming of friction stir processed AZ31 Mg alloy. Key Engineering Materials, 2013, tomy 554-557, 2212-2220.
• 4. Wang Y., Mishra R.S.: Finite element simulation of selective superplastic forming of friction stir processed 7075 Al alloy. Materials Science and Engineering A, 2007, tom 463, nr 1-2, 245-248.
• 5. Aljoaba S.Z., Jawahir I.S., Dillon Jr O.W., Ali M.H., Khraisheh M.K.: Modelling of friction stir processing using 3D CFD analysis. International Journal of Material Forming, 2009, tom 2, 315-318.
• 6. Krumphals F., Gao Z., Zamani H., Mitsche S., Enzinger N., Sommitsch Ch.: Physical and numerical simulation of the microstructure evolution in AA6082 during friction stir processing by means of hot torsion and FEM. Materials Science Forum, 2013, tom 762, 590-595.
• 7. Mukherjee S., Ghosh A.K.: Flow visualization and estimation of strain and strain-rate during friction stir process. Materials Science and Engineering A, 2010, tom 527, nr 20, 5130-5135.
• 8. Hsu H.H., Hwang Y.M.: A study on friction stir process of magnesium alloy AZ31 sheet. Key Engineering Materials, 2007, tom 340-341, 1449-1454.
• 9. Hamilton C., Kopyściański M., Senkov O., Dymek S.: A Coupled Thermal/Material Flow Model of Friction Stir Welding Applied to Sc-Modified Aluminum Alloy. Metallurgical and Materials Transactions A, 2013, tom 44, 1730-1740.
• 10. Hamilton C., Dymek S., Senkov O.: Friction Stir Welding of Sc-Modified Al-Zn-Mg-Cu Alloy Extrusions. Computer Methods in Materials Science, 2009,tom 9, 416-423.
• 11. Hamilton C., Dymek S., Sommers A.: A Thermal Model of Friction Stir Welding in Aluminum Alloys. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2008, tom 48, 1120÷1130.
• 12. Węglowski M.St., Hamilton C.: Badanie procesu tarciowej modyfikacji warstw wierzchnich FSP. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa, 2013, nr 1, 35-44.
• 13. Zienkiewicz O. C., Cormeau I.C.: Visco-plasticity - Plasticity and Creep in Elastic Solids - A Unified Numerical Solution Approach. International Journal for Numerical Methods in Engineering, 1974, tom 8, 821-845.
• 14. Frigaard O., Grong O., Midling O.T.: A process model for friction stir welding of age hardening aluminum alloys. Metallurgical and Materials Transactions A, 2001, tom 32, 1189-1200.
• 15. Nandan R., Roy G.G., DebRoy T.: Numerical simulation of three-dimensional heat transfer and plastic flow during friction stir welding. Metallurgical and Materials Transactions A, 2006, tom 37, 1247–59.
• 16. Arora A., Zhang Z., De A., DebRoy T.: Strains and strain rates during friction stir welding. Scripta Materialia, 2009, tom 61, 863–866.
• 17. Colegrove P.A., Shercliff H.R., Zettler R.: Model for predicting heat generation and temperature in friction stir welding from the material properties. Science and Technology of Welding and Joining, 2007, tom 12, nr 4, 284-297.
• 18. Heurtier P, Jones M.J., Desrayaud C., Driver J.H., Montheillet F., Allehaux D.: Mechanical and thermal modelling of friction stir welding. Journal of Materials Processing Technology, 2006, tom 171, 348–357.
• 19. Węglowski M.St., Dymek S.: Microstructural modification of cast aluminium alloy AlSi9Mg via Friction Modified Processing. Archives of Metallurgy and Materials, 2012, tom 57, 71-78.
• 20. Sheppard T., Wright D.S.: Determination of flow stress: Part 1. Constitutive equation for aluminium alloys at elevated temperatures. Metals Technology, 1979, tom 6, 215-223.
• 21. Hamilton C., Sommers A., Dymek S.: A thermal model of friction stir welding applied to Sc-modified Al–Zn–Mg–Cu alloy extrusions. International Journal of Machine Tools & Manufacture, 2009, tom 49, 230-238.
• 22. Węglowski M.St., Dymek S.: Relationship between Friction Stir Processing parameters and torque, temperature and the penetration depth of the tool. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 2013, tom 13, 186-191.