BazTech - Yadda

1

Role of tool rotational speed on the tribological characteristics of magnesium based AZ61A/TiC composite developed via friction stir processing route

Sagar P., Handa A.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2020

|

Vol. 101, nr 2

60--75

EN

Purpose: A new composite material was prepared and Different properties such as hardness and tribological behaviour of the fabricated metal matrix composite (MMC) was investigated and compared with the base AZ61A magnesium alloy. Design/methodology/approach: For the current research work, state-of-the-art technology, Friction stir processing (FSP) was performed to develop magnesium based AZ61A/TiC composite at optimized set of machine parameters. Findings: Increasing tool rotational speed ultimately leads in enhanced hardness, which further gives superior tribological properties as compared to base AZ61A alloy. Wear observations suggests a combination of abrasive and adhesive wear mechanism. Research limitations/implications: More microstructural and mechanical properties can be examined. Practical implications: The idea behind selecting AZ61A is mainly due to its increasing use in bicycle pedals and military equipment’s where at certain places it needs to encounter friction. In this current work, microhardness study and wear behaviour of AZ61A/TiC composite processed via FSP were examined. Originality/value: Paper is completely new and no work has been done till date considering this material and preparing composite with nanoparticles TiC.

2

Prediction of fracture onset in flashless warm forging Mg alloy AZ61

Skubisz Piotr, Lisiecki Łukasz

Computer Methods in Materials Science

|

2019

|

Vol. 19, No. 3

100--106

EN

The paper presents an innovative precision forging process, highlighting the use of advanced simulation of net forging process in multiple-tool die set with consideration of counter-pressure and interaction of components so as to control speed and displacement of metal flow. In addition to the use of finite element method in optimization of process conditions, damage criteria have been formulated to investigate the effect on plasticity and tendency of formation of defects and define process conditions which contribute to cracking occurrence in warm forging of magnesium alloy AZ61. Both forged samples and numerical simulation prediction indicate minimization of cracking hazard in lower work-temperature range at relatively high strain rate by employing counter-pressure imposing hydrostatic component into state of stress.

PL

Praca dotyczy analizy wpływu zastosowania przeciwnacisku w procesie kucia dokładnego przy zastosowaniu bezwypływkowej metody opartej na równowadze ciśnień. Przedstawiona koncepcja narzędzi do kucia dokładnego metodą bezwypływkową jest innowacyjnym rozwiązaniem, które nie jest jeszcze dobrze rozeznane, zwłaszcza w zakresie optymalnego doboru parametrów kinematycznych procesu. Odpowiednia konstrukcja matryc z ruchomymi wkładkami oraz dobór prędkości poszczególnych narzędzi, jak również wartości przeciwnacisków wywieranych przez elementy matryc składanych zapewniają zwiększenie plastyczności materiału, umożliwiając kucie bezwypływkowe w jednej operacji kucia. Pozwala to wytwarzać odkuwki porównywalne do kształtów uzyskiwanych na urządzeniach wielooperacyjnych typu Hatebur, eliminując obróbkę skrawaniem do niezbędnego minimum. Zapewniając poprawę plastyczności, umożliwia również kształtowanie materiałów trudnoodkształcalnych, takich jak stopy magnezu. Przedstawione wyniki kucia stopu magnezu potwierdzają możliwości wykorzystania tej techniki do kucia odkuwki cienkościennej ze stopu AZ61 w zakresie temperatur przeróbki na ciepło oraz jednoczesnych dużych prędkościach odkształcania. Powodzenie kucia bezwypływkowego w układzie wielonarzędziowym, w przeciwieństwie do typowych procesów kucia bezwypływkowego nie zależy tylko od dokładnego doboru masy wsadu do kucia. Aby zapewnić optymalny schemat płynięcia metalu, prędkości narzędzi, wartość nacisków i przeciwnacisków kompensatora oraz jego położenie muszą być ściśle określone i kontrolowane w całym cyklu odkształcania. Stąd przedstawiona technika kucia, wymaga dokładnego sterowania parametrami procesu kucia. Z uwagi na obiektywne trudności kontrolno-pomiarowe, optymalizacja procesu w oparciu o próby fizyczne jest trudna. Zastosowanie technik komputerowych umożliwia analizę powiązań ciśnienia podtrzymującego kompensator ze zmianami plastyczności oraz zapewnia informacje poznawcze dotyczące wpływu przeciwnacisku na rozkład naprężeń i stanu naprężeń, pozwalając tym samym na parametryzację zmiennych procesowych. Jednocześnie, analiza numeryczna w programie QFormVX, umożliwiła powiązanie warunków procesowych z prognozowaniem ryzyka powstawania pęknięć w oparciu o kryteria Cockcrofta-Lathama i Freudenthala, które potwierdziły zasadność założeń konstrukcyjnych, wskazując zakresy najkorzystniejszych wartości przeciwnacisków.

3

Analiza procesu kucia matrycowego elementów z trudno odkształcalnych stopów magnezu pod kątem występowania pęknięć

Lisiecki Ł., Skubisz P.

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2015

|

R. 60, nr 12

664--668

PL

W artykule przedstawiono analizę numeryczną oraz fizyczną weryfikację procesu kucia matrycowego elementu o złożonym kształcie wykonanego z trudno odkształcalnego stopu magnezu z grupy AZ. Przeprowadzone badania obejmują wyznaczenie odkształcalności granicznej danego materiału w konwencjonalnych warunkach kucia oraz symulację numeryczną procesu kształtowania. Złożony stan naprężeń, zmienne warunki odkształcania przy niejednorodność prędkości odkształcenia i temperatury, powodują wysoką podatność na powstawanie pęknięć. Metodyka badawcza polegała na przeprowadzaniu laboratoryjnych testów ściskania próbek ze stopów magnezu na prasie hydraulicznej oraz na rejestracji parametrów procesu w momencie osiągnięcia odkształcenia granicznego. Uzyskane dane pozwoliły na ewaluację wybranych modeli pękania i opierając się na wyznaczonych numerycznie wskaźnikach termo-mechanicznych, określenie zakresu ich stosowalności w odniesieniu do kucia elementów do motocykli ze stopu magnezu AZ61. Symulacje numeryczne w połączeniu z doświadczalną próbą kucia w warunkach przemysłowych potwierdziły zgodność lokalizacji i momentu powstawania defektów w odkuwkach.

EN

The article presents numerical analysis and physical verification of impression die forging process of complex-shape motorbike component made of hard-to-deformation magnesium alloy. Investigations included determination of deformation limit of the material in conventional forging conditions and numerical simulation of shaping process. A complex state of stress and strain, nonuniformity of strain rate and temperature, resulting in a high vulnerability of fracture initiation. The research involved a series of uniaxial compression tests of specimens of Mg alloy AZ61 with recording of process parameters until the moment of deformation limit was reached. The obtained data allowed the evaluation of selected fracture models and on the basis of numerically estimated thermo-mechanical indices, determination of the scope of their application in relation to forging parts for motorbike application. Numerical simulations in conjunction with experimental forging operations confirmed the credibility of the prediction as for the location and time of failure in the forging process concerned.

4

Trwałość wysokocyklowa stopów metali lekkich

Cieśla M., Marek A.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2015

|

Vol. 82, nr 8

546--548

PL

Praca dotyczy badań zmęczenia wysokocyklowego przerabianych plastycznie stopów metali lekkich, mających zastosowanie między innymi w technice lotniczej. Przydatność stopów metali lekkich na elementy konstrukcyjne urządzeń determinowana jest, oprócz ich niskiej gęstości, także szeregiem korzystnych właściwości mechanicznych, a w przypadku zastosowań na elementy środków transportu dodatkowo dobrą wytrzymałością zmęczeniową. Materiał do badań stanowiły pręty po przeróbce plastycznej na gorąco ze stopów magnezu AZ31 i AZ61, dwufazowego stopu tytanu Ti-6Al-4V oraz stopu aluminium 2017A (T451). Do badań zmęczenia wysokocyklowego w warunkach zginania obrotowego przy współczynniku asymetrii cyklu R= −1 wykonano próbki walcowe o średnicy d0=8 mm. Przeprowadzono próby w zakresie ograniczonej wytrzymałości zmęczeniowej. Na podstawie uzyskanych wyników opracowano charakterystyki trwałości zmęczeniowej badanych materiałów. W badaniach zmęczenia wysokocyklowego największą trwałość wykazał stopu tytanu Ti-6Al-4V.

EN

The paper refers to the research on high-cycle fatigue of wrought light metal alloys, applied, inter alia, in the aviation technology. Usefulness of the light metal alloys for various structural components is determined, apart from their low density, by a number of favourable mechanical properties and in the case of their use for components of transport means - additionally by good fatigue strength. The material for the research consisted of hot-worked rods made of AZ31 and AZ61 magnesium alloys, Ti-6Al-4V two-phase titanium alloy and 2017A (T451) aluminium alloy. Cylindrical specimens with a diameter of d0 = 8 mm were made for the fatigue test under high-cycle rotary bending conditions with the cycle asymmetry coefficient R = −1. The tests were carried out for a limited fatigue strength range. Based on the obtained results, fatigue life characteristics of the tested materials were drawn up. It was found that the Ti-6Al-4V alloy has the longest fatigue life.

5

Plastyczność i mikrostruktura odkształcanego na gorąco stopu magnezu AZ61

Kuc D., Tkocz M., Bednarczyk I., Hadasik E., Śliwa R.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2012

|

R. 57, nr 5

298-304

PL

W artykule zaprezentowano wyniki badań dotyczących wpływu parametrów odkształcenia na zmianę naprężenia uplastyczniającego oraz mikrostrukturę stopu magnezu AZ61 (oznaczenie wg norm ASTM). Próby jednoosiowego ściskania na gorąco przeprowadzono w zakresie temperatury od 250 do 400 [stopni] C i prędkości odkształcenia od 0,01 do 1 s-1. Analiza wyników badań plastometrycznych oraz obserwacja mikrostruktury w pozwoliły ustalić, który mechanizm odkształcenia plastycznego - poślizg czy bliźniakowanie - dominuje w określonych warunkach kształtowania stopu AZ61. Otrzymane wyniki porównano z rezultatami prowadzonymi wcześniej dla stopu typu AZ31 o mniejszej zawartości aluminium.

EN

The current trends in the automotive and aircraft focus first and foremost on a reduction of the vehicle weight and saving energy, thereby protecting the environment. Such a set of technical, economical and ecological aspects arouses a considerable interest of the industry in light alloys. Owing to a number of their advantageous mechanical properties including, first of all, low density (1.74 g/cm3), magnesium alloys are more and more frequently used as an engineering material. There is a regular increase visible in the number of components made of magnesium alloys in the car structure. However, for the production of components from magnesium alloys, casting processes are still most often applied. Alloys used for plastic working are less popular compared to those processed via casting and therefore, the number of their grades is much smaller. The number of alloying components in cast magnesium alloys is always higher than in alloys subject to plastic working. Alloys from the group Mg?Al?Zn?Mn have the best set of properties, for they contain as much as 8 % Al with an addition of Mn (up to 2 %) and Zn (up to 1.5 %). From among elements subjected to plastic working, sheet metal deserves special attention, for it can be applied for the construction of light vehicles. In connection with the complexity of the phenomena which take place in the microstructure, a number of studies in the field of Mg-Al-Zn alloys subjected to plastic working are focused on detecting the mechanisms of deformation and structure reconstruction during deformation. There are two main mechanisms of deformation of magnesium alloy - slip and twinning. Magnesium alloys crystallize with hexagonal close pack (HCP) structure and they have very limited number of slip systems. The paper presents the research results on the effect of deformation parameters on flow stress and microstructure of AZ61 magnesium alloy. Hot compression tests were conducted at the temperature range of 250 to 400 [degrees] C and at the strain rate range of 0.01 to 10 s-1. Analysis of the plastometric tests results as well as examination of microstructure at different deformation phases allowed to determine what kind of deformation mechanism - slip or twinning - dominates in the specific conditions of AZ61 alloy forming. The results were compared to the ones obtained for AZ31 magnesium alloy.

6

Badanie funkcji opisujących krzywe płynięcia stopu AZ61

Gontarz A., Piesiak J.

Hutnik, Wiadomości Hutnicze

|

2009

|

Vol. 76, nr 8

571-573

PL

W opracowaniu przedstawiono wyniki badań krzywych płynięcia stopu magnezu AZ61. Rezultaty doświadczalne zaczerpnięto z literatury specjalistycznej. Dotyczą one próby ściskania próbek walcowych nagrzanych do temperatur 300 stopni C, 350 stopni C, 400 stopni C przy prędkościach odkształcenia 0,004 s-1, 0,0133 s-1, 0,04 s-1, 0,1 s-1, 0,12 s-1. Krzywe doświadczalne opisano funkcjami stosowanymi w programach do symulacji procesów kształtowania plastycznego opartych na metodzie elementów skończonych. Do wyznaczania współczynników funkcji zastosowano metodą optymalizacji Monte Carlo. Na podstawie uzyskanych rezultatów wytypowano najlepsze funkcje opisujące krzywe płynięcia, które wykorzystane zostaną w opisie modeli materiałowych stosowanych w symulacjach numerycznych badanego stopu magnezu AZ61.

EN

This paper presents the results of research on flow curves of magnesium alloy AZ61. Experimental results come from literature. Results were obtained in compression test of cylindrical billets heated to temperatures 300 degree C, 350 degree C, 400 degree C at strain rates of 0.004 s-1, 0.0133 s-1, 0.04 s-1, 0.1 s-1, 0.12 s-1. Experimental curves were described by means of functions applied in softwares for simulating metal forming processes based on finite element method. For determining function coefficients optimization method Monte Carlo was used. On the basis of the obtained results, the best function describing flow curves were determined. It will be used in describing material model applied in numerical simulations of analyzed magnesium alloy AZ61.