Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Determination of friction factor by ring compression testing and FE analysis

Gzyl M., Rosochowski A., Olejnik L., Sikora K., Jawad Qarni M.

Computer Methods in Materials Science

|

2015

|

Vol. 15, No.1

156--161

EN

The goal of this study was to examine performance of various lubricants for aluminium alloy AA5083. Conventional ring compression tests were conducted at 200°C. Samples were compressed to 50% of the initial height with a constant ram velocity 0.5 mm/s using a servo-controlled hydraulic press. The optimization procedure was implemented in self-developed software to identify friction factors from experiments. The application launches remotely finite element (FE) simulations of ring compression with a changing friction factor until a difference between experiment and numerical pre¬diction of the internal diameter of the sample is smaller than 0.5%). FE simulations were run using Forge3 commercial software. The obtained friction factor quantitatively describes performance of a lubricant and can be used as an input parameter in FE simulation of other processes. It was shown that application of calcium alumínate conversion coating as pre-lubrication surface treatment reduced friction factor from 0.28 to 0.18 for MoS2 paste. It was also revealed that com-mercially available graphite-based lubricant with an addition of calcium fluoride applied on conversion coating of calcium alumínate had even lower friction factor of 0.11

PL

Celem niniejszej pracy było zbadanie przydatności różnych smarów dla obróbki plastycznej stopu aluminium AA5083. Standardowe testy spęczania próbek pierścieniowych zostały wykonane w temperaturze 200°C. Próbki zostały spęczone do 50% początkowej wysokości ze stałą prędkością przesuwu narzędzia 0.5 mm/s. Testy zostały przeprowadzone na prasie hydraulicznej z serwonapędem. Procedura optymalizacyjna została zaimplementowana w samodzielnie opracowanej aplikacji w celu zidentyfikowania współczynników tarcia na podstawie wyników prób spęczania. Aplikacja zdalnie uruchamia symulację metodą elementów skończonych (MES) procesu spęczania próbki pierścieniowej ze zmieniającym się współczynnikiem tarcia dopóki różnica pomiędzy wewnętrzną średnicą próbki otrzymaną z eksperymentu oraz z symulacji numerycznej nie jest mniejsza niż 0.5%. Symulacje MES zostały wykonane w komercyjnym pakiecie Forge3. Otrzymane współczynniki tarcia pozwalają na ilościową ocenę przydatności użytego smaru oraz mogą być bezpośrednio użyte w symulacji MES. Wykazano, że dla smaru na bazie MoS2 zastosowanie powłoki konwersyjnej glinianu wapnia jako warstwy podsmarnej zmniejsza wartość współczynnika tarcia z 0.28 do 0.18. Zostało również pokazane, że dostępny na rynku smar grafitowy z domieszką fluorku wapnia nałożony na powłoce podsmarnej glinianu wapnia dał jeszcze mniejszy współczynnik tarcia, równy 0.11.

2

Computer Aided Design of Wires Extrusion from Biocompatible Mg-Ca Magnesium Alloy

Milenin A., Gzyl M., Rec T., Płonka B.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 2

551--556

EN

Mathematical model of small-diameter wires extrusion from biocompatible MgCa08 (Mg - 0.8% Ca) magnesium alloy was developed in the current paper in order to determine window of allowable technological parameters. Compression and tensile tests were carried out within temperature range 250-400°C and with different strain rates to determine the fracture conditions for the studied alloy. Finite element (FE) analysis was used to predict the billet temperature evolution and material damage during processing. The extrusion model takes into account two independent fracture mechanisms: a) surface cracking due to exceeding of the incipient melting temperature and b) utilization of material formability. FE simulations with different initial billet temperatures and pressing speeds were performed in order to determine the extrusion limit diagram (ELD) for MgCa08 magnesium alloy. The developed ELD was used to select the parameters for the direct extrusion of wires with diameter of 1 mm. Then, the extrusion of twelve wires was conducted at 400°C with pressing speed 0.25 mm/s. It was reported that the obtained wires were free from defects, which confirmed the good agreement between numerical and experimental results.

PL

W pracy zaproponowano model matematyczny procesu wyciskania prętów o małych średnicach z biokompatybilnego stopu magnezu MgCa08 (Mg - 0.8% Ca). Na podstawie opracowanego modelu możliwy jest dobór parametrów technologicznych rozpatrywanego procesu. Model procesu wyciskania zawiera model do prognozowania utraty spójności materiału, który został opracowany w oparciu o próby spęczania oraz jednoosiowego rozciągania w zakresie temperatur 250-400°C dla różnych prędkości odkształcenia. W oparciu o metodę elementów skończonych (MES) przeprowadzona została analiza numeryczna rozkładu temperatury oraz wskaźnika wykorzystania odkształcalności materiału w procesie wyciskania. Zaproponowany model zawiera dwa możliwe mechanizmy utraty spójności: a) wynikający z lokalnego przekroczenia temperatury topnienia, b) wynikający z wyczerpania zapasu plastyczności. W oparciu o przeprowadzoną analizę MES procesu wyciskania dla różnych temperatur oraz prędkości wyciskania opracowano diagram ELM (extrusion limit diagram) dla stopu MgCa08. Na podstawie opracowanego diagramu ELM dobrano parametry procesu wyciskania prętów o średnicy 1 mm. Weryfikację modelu procesu wyciskania dla stopu MgCa08 wykonano w warunkach laboratoryjnych, gdzie przeprowadzono dwunasto żyłowy proces wyciskania prętów w temperaturze 400°C i prędkości 0.25 mm/s. Otrzymane pręty były| wolne od wad. co potwierdziło dobrą zgodność pomiędzy wynikami numerycznymi i eksperymentalnymi.

3

Modelling microstructure evolution during equal channel angular pressing (ECAP) of Mg alloys using cellular automata finite element (CAFE) method

Gzyl M., Rosochowski A., Milenin A., Olejnik L.

Computer Methods in Materials Science

|

2013

|

Vol. 13, No. 2

357--363

EN

Equal channel angular pressing (ECAP) is one of the most popular methods of obtaining ultrafine grained (UFG) metals. However, only relatively short billets can be processed by ECAP due to force limitation. A solution to this problem could be recently developed incremental variant of the process, so called I-ECAP. Since I-ECAP can deal with continuous billets, it can be widely used in industrial practice. Recently, many researchers have put an effort to obtain UFG magnesium alloys which, due to their low density, are very promising materials for weight and energy saving applications. It was reported that microstructure refinement during ECAP is controlled by dynamic recrystallization and the final mean grain size is dependent mainly on processing temperature. In this work, cellular automata finite element (CAFE) method was used to investigate microstructure evolution during four passes of ECAP and its incremental variant I-ECAP. The cellular automata space dynamics is determined by transition rules, whose parameters are strain, strain rate and temperature obtained from FE simulation. An internal state variable model describes total dislocation density evolution and transfers this information to the CA space. The developed CAFE model calculates the mean grain size and generates a digital microstructure prediction after processing, which could be useful to estimate mechanical properties of the produced UFG metal. Fitting and verification of the model was done using the experimental results obtained from I-ECAP of an AZ31B magnesium alloy and the data derived from literature. The CAFE simulation results were verified for the temperature range 200-250 °C and strain rate 0.01-0.5 s-1; good agreement with experimental data was achieved.

PL

Równokanałowe wyciskanie kątowe (equal channel angular pressing – ECAP) jest jedną z najpopularniejszych metod otrzymywania ultra drobnoziarnistych metali. Jednak z powodu dużych sił potrzebnych do przeprowadzenia procesu, tylko relatywnie krótkie wstępniaki mogą być wyciskane. Rozwiązaniem problemu może być opracowany inkrementalny wariant tego procesu, tzw. I-ECAP. Ze względu na to, że przy użyciu I-ECAPu mogą być przetwarzane nieskończenie długie elementy, może on znaleźć szerokie zastosowanie w praktyce przemysłowej. Mechanizm rozdrobnienia ziarna podczas przeróbki plastycznej stopów magnezu różni się znacząco od metali takich jak aluminium lub miedź i ich stopy. Ostatnie wyniki wskazują, że mechanizm rozdrobnienia ziarna podczas ECAPu jest sterowany przez proces rekrystalizacji dynamicznej, a ostateczna średnia wielkość ziarna jest zależna głównie od temperatury procesu. W niniejszej pracy sprzężona metoda automatów komórkowych i elementów skończonych (cellular automata finite element – CAFE) została wykorzystana do opisu rozwoju mikrostruktury podczas czterech przejść ECAPu i jego inkrementalnego wariantu, I-ECAPu. Dynamika zmian w przestrzeni automatów komórkowych jest determinowana przez reguły przejścia, których parametrami są odkształcenie, prędkość odkształcenia oraz temperatura – uzyskane z symulacji metodą elementów skończonych. Model zmiennej wewnętrznej opisuje wzrost całkowitej gęstości dyslokacji i przekazuje tę informację do przestrzeni automatów komórkowych. Opracowany model CAFE oblicza średnią wielkość ziarna oraz generuje cyfrowy obraz mikrostruktury, co może być przydatne w wyznaczaniu własności mechanicznych otrzymanego materiału. Dopasowanie oraz weryfikacja modelu zostały wykonane przy wykorzystaniu wyników uzyskanych z przeprowadzonego procesu inkrementalnego ECAPu stopu magnezu AZ31B oraz danych literaturowych. Wyniki symulacji metodą CAFE zostały zweryfikowane dla zakresu temperatur 200-250°C oraz prędkości odkształcenia 0.01-0.5 s-1; uzyskano bardzo dobrą zgodność z wynikami eksperymentalnymi.