W artykule zaproponowano rozwiązania materiałowo-technologiczne dotyczące wysoko-składnikowych stopów z układu AlMgSi, które w praktyce technologicznej wyciska się na matrycach mostkowo-komorowych, jednak barierą jest obecnie wytworzenie kształtowników o grubości ścianki poniżej 1,4÷1,5 mm i minimalnej wytrzymałości na rozciąganie powyżej 300 MPa. Przeprowadzono przemysłowe próby wyciskania cienkościennych rur owalnych ze stopu AlMgSi w gatunku 6082 z jednoczesnym chłodzeniem wyrobu na wybiegu prasy. Użyto prasy hydraulicznej poziomej 1800 T i oryginalnego rozwiązania konstrukcyjnego matrycy mostkowo-komorowej 6-otworowej. Celem badań było określenie parametrów prędkościowo- temperaturowych procesu wyciskania i maksymalnej dopuszczalnej prędkości wypływu metalu z otworu matrycy V1max, będącej wskaźnikiem odkształcalności materiału, rzutującym na wydajność produkcji. Analizowano wielkość siły wyciskania oraz własności mechaniczne i dokładność wymiarów rur wyciskanych na stan T5. Ponadto, analizowano mikrostrukturę stopów w stanie odlewanym oraz po homogenizacji.
EN
In the work material and technological solution are proposed concerned AlMgSi alloys of high content of components, which are extruded through the porthole dies. Production of thin walled profiles from these alloys is limited to thickness of about 1.4÷1.5 mm and tensile strength below 300 MPa. The industrial tests of extrusion of thin-walled oval shaped tubes from the 6082 alloy with heat treatment on the press were carried out. The 18MN horizontal press and original design of six-hole porthole die were used in experiments. The aim of the test was to determine the speed - temperatures conditions of the extrusion process and maximal exit speed from the die orifice, which is assumed to be the extrudability measure. The extrusion load, mechanical properties and dimensional tolerance of tubes in T5 temper were analyzed. In addition, the microstructure of the alloy in a cast state and after homogenization was also tested.
Materiałem do badań były kształtowniki o różnej geometrii wyciskane z wysokoskładnikowych stopów AlMg w gatunkach 5754 (3,5% Mg), 5083 (4,5% Mg) i 5019 (5,5% Mg) na półprzemysłowej prasie hydraulicznej o nacisku 500 T, przy użyciu matryc 2-otworowych. Analizowano mikrostrukturę i właściwości kształtowników po wyciskaniu. Dodatkowo przedstawiono wyniki badań stopów w stanie surowym i po homogenizacji. Wyniki obserwacji mikrostruktury kształtowników w większości przypadków wykazały występowanie niemal równoosiowych zrekrystalizowanych ziaren, a badania właściwości wytrzymałościowych dowiodły wysokiego poziomu umocnienia, przy jednoczesnej wysokiej plastyczności na poziomie 20-26%. Poziom właściwości wytrzymałościowych uzależniony jest od gatunku stopu i wzrasta ze wzrostem zawartości magnezu w stopie.
EN
The material for research were sections extruded from high-component AlMg alloys 5754 (3.5% Mg), 5083 (4.5% Mg) and 5019 (5.5% Mg) on the semi-industrial 500 T hydraulic press by using 2-holes dies. Microstructure and mechanical properties of the alloys were analyzed - in the state as cast, after homogenization and after extrusion. The results of the microstructure observation of sections in most cases showed the occurrence of almost equiaxial recrystallized grains. Mechanical properties investigations show the high level of strengthening and high plasticity at the level of 20-26%. The level of tensile properties is dependent on the chemical composition of the alloy and increases with increasing magnesium content of the alloy.
W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości wyciskanych cienkościennych (grubość ścianki ok. 1,2 mm) kształtowników zamkniętych ze stopu AW6082 w stanie T5. Kształtowniki wyciskano metodą wyciskania zgrzewającego, za pomocą 6-otworowych matryc mostkowo-komorowych. Optymalizowano parametry wyciskania zmieniając prędkość wyciskania oraz szybkość chłodzenia. Wyznaczono właściwości mechaniczne, twardość, grubość ścianek oraz chropowatość powierzchni kształtowników poddanych wyciskaniu z różną prędkością (9, 10 i 12 m/min), chłodzonych na wybiegu prasy z różną szybkością chłodzenia (natryskiwanie wodne-spray, fala wodna) oraz starzonych sztucznie w temperaturze 180oC w czasie 2 godzin. Na podstawie badań stwierdzono, że przy najwyższej zastosowanej prędkości wyciskania 12 mm/min udało się osiągnąć wysokie właściwości mechaniczne oraz drobnoziarnistą równomierną strukturę. Na podstawie badań grubości profili stwierdzono, że pomimo otrzymania wyrobu o zadowalającej tolerancji grubości istnieje konieczność korekty matrycy, aby uzyskać bardziej równomierny rozkład. Zmiana grubości ścianki owalnego profilu wynika nie tylko ze szczeliny wypływu ale również z trudnego do przewidzenia na etapie projektowania ugięcia matrycy podczas wyciskania. Prędkość wyciskania wpływa również na jakość powierzchni profilu, która wyrażona poprzez parametr chropowatości Ra jest najgorsza przy wyciskaniu z prędkością 9m/min. W wyniku wzrostu prędkości wyciskania do 10 lub 12 mm/min chropowatość obniża się, co poprawia jakość powierzchni. Zmiana szybkości chłodzenia z chłodzenia powietrzem na natryskiwanie wodne lub za pomocą tzw. fali wodnej spowodowała wzrost wytrzymałości do zakładanej i pożądanej przez odbiorcę końcowego tj. Rm, > 310 MPa, ale jednocześnie nie wpłynęło to na znaczny spadek wydłużenia względnego A.
EN
This paper presents the results of tests of the properties of hollow thin-walled (wall thickness approx. 1.2 mm) shapes made of AW6082 alloy in T5 state. Shapes were extruded using the bonding extrusion method, by means of 6-hole porthole dies. Extrusion parameters were optimized by changing the rate of extrusion and cooling. Mechanical properties, hardness, wall thickness and surface coarseness of shapes subjected to extrusion at various rates (9, 10 and 12 m/min), cooled on the press coasting at different cooling rates (water spray, water wave), and artificially aged at a temperature of 180 oC over 2 hours, were determined. Based on the tests, it was found that high mechanical properties and a uniform, finegrained structure were successfully achieved at the highest applied extrusion rate of 12 mm/min. Based on the shape thickness measurements, it was determined that, despite achievement of a product of satisfactory thickness tolerance, it is necessary to correct the die to obtain more uniform distribution. The change of the wall thickness of the oval shape results from the complexity of the die orifice and also from the die deflection during extrusion, which is difficult to predict at the designing stage. Extrusion rate also has an impact on the surface quality of the shape, which is expressed by the parameter of coarseness Ra, and this quality was lowest for extrusion at a rate of 9 m/min. As a result of an increase in extrusion rate from 10 to 12 mm/min, coarseness is reduced, improving surface quality. The change in cooling rate from air cooling to water spraying or by means of a so-called water wave caused an increase of strength to the level assumed and desired by the end recipient, i.e. Rm, > 310 MPa, but at the same time, did not have an impact on the significant reduction of relative elongation A.
In this study the research on deformability of AlMg alloys with high Mg contents in extrusion was carried out. The different shapes from AlMg alloys containing 3.5%, 4.5% and 5.5% of Mg were extruded on 500 T semi-industrial press by using one-hole and multi-hole flat dies. The extrudates surface quality was under investigations in relation with the temperature-speed parameters of the extrusion process. The metal exit speed was estimated depending on the extrudates shape, wall thickness and Mg content. The alloy’s border solidus and liquidus temperatures were also determined.
5
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule przedstawiono ogólną informację o procesie wyciskania na gorąco. Omówiono stopy aluminium do wyciskania, opisano warunki ich wyciskania oraz po krótce je scharakteryzowano. Zaprezentowano także trzy zaawansowane technologie wyciskania stopów aluminium. Przedstawiono dane na temat wyciskania stopów aluminium w Polsce.
EN
General information on extrusion process is presented. Technological conditions of the hot extrusion of aluminium alloys and product characterization are given. Three examples of advanced technologies of extrusion aluminium alloys are presented. The aluminium extrusion market in Poland is shortly described.
W artykule przedstawiono wyniki wstępnych prób wyciskania ultralekkiego stopu MgLi8 z wykorzystaniem matryc mostkowych. Eksperymenty przeprowadzone w skali półprzemysłowej wskazały na możliwość wytworzenia wyrobów pustych o stabilnej geometrii z ultralekkich stopów magnezowo-litowych. Wyroby takie mogą znaleźć zastosowanie w konstrukcjach wymagających małej gęstości materiału jednak bez dużych wymagań odnośnie własności mechanicznych. Pozytywnym efektem procesu wyciskania jest drobnoziarnista struktura wytworzonych rur. Istnieje potrzeba dalszych badań nad technologią wytwarzania wyrobów pustych ze stopów Mg-Li tak w zakresie odlewania wlewków, jak i samego procesu wyciskania przy użyciu matryc mostkowo-komorowych.
EN
The work presents results of preliminary tests on extrusion of ultra light Mg-Li8 alloy through the porthole dies. The experiments performed in semi industrial conditions confirmed possibility of producing hollow sections characterized by stable geometry. Such products can be applied in structures of low weight, while their high mechanical strength cannot be expected. The obtained tubes demonstrate fine grain microstructure, particularly in the region of welds. There is a need for improvements in production technology, both in casting of billets and in extrusion process as well.
W pracy przeprowadzono badania procesu wyciskania średnio-wytrzymałych stopów AlMgSi w stanie T5. Celem badań było określenie wpływu zawartości głównych składników stopowych Mg i Si (oraz dodatkowo Cr), na strukturę wlewków, odkształcalność stopów podczas wyciskania oraz strukturę i własności mechaniczne kształtowników ze zgrzewem. Próby wyciskania kształtowników ze stopu aluminium w gatunku 6082 grubości ścianki 1,0 i 1,5 mm przeprowadzono na półprzemysłowej prasie hydraulicznej o nacisku 500 T, wyposażonej w system chłodzenia wyrobu, przy użyciu matryc mostkowo-komorowych. Analizowano mikrostrukturę stopu 6082 o zmiennym składzie chemicznym — w stanie odlewanym, po homogenizacji i po wyciskaniu z jednoczesnym przesycaniem na wybiegu prasy. Wyznaczono prędkość wypływu metalu z otworu matrycy, w zależności od składu chemicznego stopu i grubości ścianki kształtownika. Analizowano jakość zgrzewów w wyrobie, w powiązaniu ze składem chemicznym stopu i prędkościowo-temperaturowymi warunkami wyciskania, w kontekście możliwości wytworzenia wysokowytrzymałego złącza.
EN
The investigation on extrusion of middle-strength AlMgSi alloys in T5 temper were performed. The aim of the research was to determine the influence of Mg and Si content (and additionally Cr) on microstructure of billets, deformability of the alloys in extrusion process and on microstructure and mechanical properties of the extruded profiles with seem welds. The tests of extrusion were carried out on semi-industrial hydraulic press of 5MN capacity, equipped with the cooling system on the run-out table. The porthole die were used to extrude flat sections of 1 mm and 1.5 mm in thickness. The microstructure of the alloy was examined using different alloy chemical composition in as cast state and after extrusion with solution treatment on the press. The exit speed of the metal from the die was determined in dependence on the chemical composition of the alloys and the profile’s thickness. The strength of the welds was analysed in connection with the alloy chemical composition and temperature-speed parameters of the process.
W artykule dokonano przeglądu publikacji w czasopiśmie Rudy i Metale Nieżelazne. Recykling w okresie ostatnich dziesięciu lat w zakresie przetwórstwa metali nieżelaznych. Omówiono udział poszczególnych procesów przetwórczych w artykułach z jednoczesnym zwróceniem uwagi na charakter prac badawczych i przyjętą metodologie badań. Dokonano także krótkiej analizy dotyczącej ilości publikacji pochodzących z różnych ośrodków badawczych. W podsumowaniu przedstawiono główne tendencje badawcze reprezentowane w ośrodkach naukowych a także wskazano na nowe trendy badawcze, których rozwoju należy się spodziewać w najbliższym czasie.
EN
The paper presents the review of articles in the journal Rudy i Metale Nieżelazne, Recykling during the last decade, concerning processing of non-ferrous metals. The participation of particular processes in publications was reported with a special attention to character of investigations and research methodology. The affiliation of the authors was also analysed. In the summary the main trends in research of domestic scientific institutions was presented and the new areas, expected in the near future were also submitted.
W artykule zaprezentowano badania stopów serii 5XXX o różnych zawartościach magnezu uzyskanych w procesie wyciskania na gorąco. Materiały te są szeroko stosowane do budowy okrętów oraz w przemyśle motoryzacyjnym. Podjęto próbę poprawy własności wytrzymałościowych badanych stopów na drodze obróbki cieplnej oraz odkształcania na zimno. Uzyskane wyniki pokazują, że odpowiednio przeprowadzona obróbka cieplna oraz odkształcanie na zimno może powodować wzrost własności wytrzymałościowych min. 10 % w stosunku do własności materiału po wyciskaniu.
EN
Because of excellent corrosion resistance and good weldability the Al - Mg alloys extruded profiles are widely used in marine and automotive applications. The present work reports the possibility of improvement the mechanical properties of Al-Mg alloys by thermo-mechanical treatment. Experiments were performed on extruded rods with Mg addition in the range of 3.5÷5,5 wt.%. It was found that cold deformation combined with heat treatment results in increase of mechanical properties of alloys by minimum 10 % with comparison to non-treated materials.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
With the aim of developing dual phase (DP) microstructure using a continuous annealing process, four steels with different chemical compositions were investigated in the axisymmetrical plastometric tests and during the cold rolling process. The rheological model for these steels was developed using the results of the plastometric tests and application of the inverse analysis. Load–displacement curves were used to identify parameters of the rheological model, which was incorporated into the finite element code for rolling. First, the model was validated with experiments realized on the laboratory cold rolling mill. Calculated loads were compared with experimental data and good agreement was obtained. Beyond this, metallographic analysis was performed and deformation of the ferritic–pearlitic microstructure during rolling was investigated. Finally, the generated results were combined in the form of the multi-scale numerical model based on the digital material representation approach capable of investigating local microstructural inhomogeneities.
W pracy przedstawiono wyniki badań procesu wyciskania na gorąco stopów AlMg o wysokich zawartościach Mg; analizę odkształcalności materiału i badania własności wytrzymałościowych wyrobu. Próby wyciskania kształtowników ze stopów aluminium w gatunkach PN-EN 5083 i PN-EN 5019 wykonano na półprzemysłowej prasie hydraulicznej poziomej o nacisku 5 MN, z wykorzystaniem matryc płaskich 2-otworowych. Analizowano parametry procesu wyciskania oraz własności mechaniczne kształtowników wyciskanych ze stopów o rożnej zawartości Mg. Określono maksymalną, dopuszczalną prędkość wypływu metalu z otworu matrycy i graniczne temperatury solidus i likwidus ww. stopów w zależności od zawartości Mg w stopie.
EN
This paper presents the results of studies of the hot extrusion process of AlMg aluminum alloys with high Mg content; analysis of material deformability, and tests of product strength properties. Trial extrusions of sections made of aluminum alloy grades PN-EN 5083 and PN-EN 5019 were conducted on a semi-industrial horizontal hydraulic press with a pressing force of 5 MN using 2-hole flat dies. Extrusion process parameters and mechanical properties of sections extruded from alloys of varying Mg content were analyzed. The maximum acceptable rate of metal extrusion from the die hole and limit solidus and liquidus temperatures of the aforementioned alloys were determined depending on the Mg content in the alloy.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Four steels with different chemical compositions were analysed during the cold rolling process on the basis of experimental and numerical investigation. Experiments provided input data for development and validation of conventional numerical model of cold rolling. The conventional model due to short computational times is oriented on industrial applications. Experimental investigation revealed influence of microstructure morphology containing different amount of phase components on deformation in homogeneities. Model validation performed for all investigates steels was based on comparison of loads measured and calculated using finite element software. Comparison proved good predictive capabilities of the numerical solution.
PL
W pracy badano zachowanie czterech stali o różnym składzie chemicznym podczas walcowania na zimno z wykorzystaniem badań eksperymentalnych oraz analizy numerycznej. Model reologiczny dla tych stali opracowano na z wykorzystaniem serii badań plastometrycznych i analizy odwrotnej. Zaproponowany model numeryczny walcowania został zweryfikowany przez porównanie wartości sił uzyskanych z pomiarów w procesie walcowania w walcarce laboratoryjnej. Dodatkowo poprzez badania metalograficzne wykazano wyraźny wpływ morfologii mikrostruktury o charakterze dwufazowym za niejednorodności odkształcenia. Ze względu na krótkie czasy obliczeń zaproponowane rozwiązanie numeryczne jest dedykowane praktycznym zastosowaniom przemysłowym, wspomagającym projektowanie procesów walcowania.
Two steels with different chemical compositions were investigated in the cold rolling process. The rheological model for both steels was developed by conducting series of uniaxial plastometic tests and application of the inverse analysis. Obtained load-displacement curves were used to identify parameters of the rheological model, which was incorporated into the in-house finite element code for rolling. The model was validated with experiments realized at the laboratory cold rolling mill. Calculated loads were compared with experimental data and good agreement was obtained. Beyond this, metallographic analysis was performed and deformation of the ferritic-pearlitic microstructure during rolling was investigated.
PL
Dwie stale o różnym składzie chemicznym badano w procesie walcowania na zimno. Model reologiczny dla tych stali opracowano na podstawie badań plastometrycznych i analizy odwrotnej. Wykorzystując rejestrowane siły wyznaczono współczynniki modelu, który zaimplementowano w autorskim programie z metody elementów skończonych dla walcowania na zimno. Model został zweryfikowany przez porównanie z wynikami pomiarów w procesie walcowania w walcarce laboratoryjnej. Obliczone siły porównano ze zmierzonymi i uzyskano dobrą zgodność. Następnie wykonano badania metalograficzne, na podstawie których oceniono odkształcenie struktury ferrytyczno-perlitycznej w procesie walcowania.
Ultralekkie stopy magnezowo?litowe ze względu na dodatek litu, który jako jedyny obniża masę magnezu, idealnie wpisują się w tendencję obniżania masy wyrobów. W zależności od zawartości dodatku stopowego zmieniają się właściwości wsadu przeznaczonego do kształtowania, a przede wszystkim podatność do odkształcenia plastycznego. Analizowano stop MgLi o zawartości 12 % litu, którego gęstość wynosiła ok. 1,4 g/cm3. Badania ukierunkowane były na dobór parametrów obróbki cieplnej w celu przygotowania wlewka do przeróbki plastycznej. Wyznaczenie optymalnych parametrów procesu homogenizacji prowadzono w trzech temperaturach 540, 560 i 580 [stopni] C i dwóch czasach 4 i 6 godz. Obserwowano zmiany strukturalne z wykorzystaniem mikroskopu świetlnego. Przeprowadzono badania twardości sposobem Vickersa. Analizowano przebiegi zależności naprężenia w funkcji odkształcenia rzeczywistego dla badanych wariantów homogenizacji.
EN
Ultra-light MgLi alloys are great choice if it comes to decreasing product weight. Lithium is the only element with such a splendid ability to decrease magnesium alloys weight. Depending of contend of Lithium in alloy its properties changes, especially its sensitivity to plastic deformation. The subject of analysis is MgLi alloy with 12 % of Lithium addition which density is 1.4 g/cm3. Studies were focused on the selection of heat treatment parameters in order to prepare an ingot ready for further plastic processing. Determination of optimal parameters of homogenization process were carried out at three temperatures 540, 560, 580 [degrees] C and two different time periods 4 and 6 hours. Structural changes were observed with the use of light microscope. Vickers Hardness Test Method was used to carry out hardness tests. Stress to logarithmical strain graphs were prepared and analyzed for each option of homogenization.
Przeprowadzono obliczenia numeryczne oraz analizę strukturalną procesu wyciskania prętów pełnych o dużych przekrojach poprzecznych. Do badań wytypowano dwa rodzaje materiału: aluminium (1050A) oraz trudno odkształcalny stop AlCu4Mg (2017A). Jakość prętów wyciskanych zależy od wielu czynników, takich jak rodzaj wyciskanego materiału, prędkości wyciskania, temperatury oraz kształtu wyrobów wyciskanych. Optymalizacja powyższych parametrów pozwoli uzyskać wysokiej jakości gotowe wyroby. Główne problemy dotyczące wyrobów wyciskanych wynikają przede wszystkim z nierównomiernego płynięcia materiału, które prowadzi do zróżnicowania struktury oraz własności mechanicznych zarówno w przekroju poprzecznym, jak i na długości wyrobów. W przypadku wyrobów o dużych przekrojach poprzecznych wyciskanych z małymi współczynnikami wydłużenia dochodzą dodatkowo utrudnienia, polegające na niedostatecznym odkształceniu warstw wewnętrznych wyrobu, a także związana z tym możliwość pęknięć wewnętrznych. Celem pracy była analiza numeryczna oraz strukturalna prętów wyciskanych w zakresie małych współczynników wydłużenia. Dokonano porównania wpływu stopnia odkształcenia na zróżnicowanie struktury oraz własności mechanicznych na przekroju wyrobów wyciskanych. Analizowano także problem pękania wyrobów podczas wyciskania. Wyniki badań pozwalają określić dopuszczalną wartość stopnia odkształcenia zapewniającą akceptowalną jakość wyrobu. Stwierdzono ponadto na drodze modelowania numerycznego, że zjawisko pękania może dotyczyć warstw powierzchniowych, natomiast nie ma niebezpieczeństwa pękania warstw wewnętrznych.
EN
In the article the results of numerical simulations and structural analysis are presented. The investigation were made for two different kinds of materials: aluminum (1050A) and hard deformable AlCu4Mg (2017A) aluminum alloy. The quality of extruded products depends on many factors such as type of extruded material, extrusion velocity, extrusion temperaturę and shape of tools. By optimizing these parameters the high quality products can be obtained. The main problem connected with extrusion profiles concerns irregular material flow. The mode of material flow during the process influences material structure and mechanical properties on both cross and longitudinal section of the extruded profiles. For rods extruded with low extrusion ratio the important problem is insufficiently deformed structure in the central part of the product. The aim of the work was to investigate the influence of degree of deformation on the structure and mechanical properties across the extruded profiles. The results of numerical and structural investigations have shown that the extrusion ratio has a strong impact on the structure of materials, temperature, stress and strain distribution across the final product. The results allowed to propose the acceptable extrusion ratio which guarantees sufficiently good quality of product. The performed analysis excluded possibility of central cracking independently of the applied extrusion ratio.
Wzrastające wymagania eksploatacyjne stawiane wyrobom wyciskanym powodują, że coraz częściej podejmowane są próby zastąpienia wlewków z litego materiału wlewkami z materiałów proszkowych. Analiza numeryczna procesu zagęszczania proszku aluminium pozwala na wyznaczenie optymalnych parametrów procesu. Obliczenia numeryczne wykonano dla procesu zagęszczania proszku aluminium oraz procesu wyciskania z wsadu z materiału proszkowego o różnym początkowym stopniu zagęszczenia. Symulację procesu wyciskania przeprowadzono opierając się na metodzie elementów skończonych (MES) wykorzystując program DEFORM 2D. W obliczeniach wykorzystano zmodyfikowany model Von Misesa, który zakłada równomierne rozłożenie jednakowych cząstek w całej objętości analizowanego obszaru. Analizowano rozkłady względnej gęstości wsadu, stanu naprężenia i odkształcenia.
EN
The increasing performance requirements imposed to extruded products results in that more attempts are being made to replace slid ingots with ingots made of powder material. Numerical analysis of aluminum powder compaction proces allows the determination of optimal parameters of that process. Numerical calculations were performed for aluminium powder compaction process and the process of extrusion of the charge of powder material with different initial degree of compaction. Simulation the extrusion process was based on the finite element method (FEM) using the Deform 2D software. In calculations a modified Von Mises model was used, which assumes uniform distribution of identical particles in the entire volume of the analyzed area. Relative distributions of the charge density, as well as stress and strain distributions were analyzed.
Zainteresowanie przemysłu motoryzacyjnego i lotniczego ultralekkimi stopami magnezu podyktowane jest ich dobrymi właściwościami eksploatacyjnymi przy małym ciężarze właściwym. Obliczenia numeryczne procesu wyciskania przez jednootworową matrycę płaską wykonano dla stopu MgLi o zawartości 12 % litu. Symulację procesu wyciskania przeprowadzono za pomocą metody elementów skończonych (MES) wykorzystując program DEFORM 2D. Analizowano wpływ temperatury początkowej wlewka oraz współczynnika wydłużenia na parametry procesu wyciskania. Modelowanie procesu wyciskania współbieżnego na gorąco wyrobów pełnych ze stopu MgLi wykonano dla trzech wariantów temperatur początkowych wlewka 320, 350 i 380 [stopni] C i dwóch współczynników wydłużenia [delta] = 10 i 25. Analizowano rozkłady naprężenia, odkształcenia i prędkości.
EN
Interest of the automotive and aerospace industry in ultra?light magnesium alloys is dictated by their good properties while maintaining low weight. Numerical calculations of extrusion process of MgLi alloy with 12 % of Lithium, thought single? hole flat die were conducted. Extrusion process was analyzed with use of finite element method (FEM) using DEFORM 2D software. The influence of elongation factor and initial ingot temperature on the parameters of extrusion process was determined. Hot forward extrusion of MgLi alloy rods were performed in three different initial ingots temperatures 320, 350 and 380 [degrees] C. As well as for two different elongation factors [delta] = 10 and [delta] = 25. Stress, strain and flow velocity distribution were analyzed.
Stopy Al-Cu-Mg charakteryzują się słabą odkształcalnością w procesach przeróbki plastycznej na zimno i na gorąco. Są to stopy o wysokiej wytrzymałości, którą uzyskują w wyniku końcowej obróbki cieplnej - utwardzania wydzieleniowego. Typowym defektem występującym w procesie wyciskania jest pękanie powierzchniowe a gdy proces jest realizowany z małym stopniem odkształcenia może także wystąpić niekorzystny stan naprężania wewnątrz wyciskanego wyrobu, co może skutkować pojawieniem się pęknięć wewnętrznych. W pracy przeprowadzono analizę numeryczną procesu wyciskania prętów okrągłych ze stopu 2017A uzyskanych z małymi stopniami odkształcenia. Obliczenia przeprowadzono przy zastosowaniu programu Deform, opartego na metodzie elementów skończonych. Uzyskano rozkłady naprężenia średniego, osiowego oraz intensywności naprężenia w kotlinie odkształcenia oraz w prześwicie matrycowym. Analizowano także warunki temperaturowe, które mają duże znaczenie w powstawaniu pęknięć w procesie wyciskania. Przeprowadzono także analizę możliwości powstawania pęknięć stosując znormalizowane kryterium Cockcrofta-Lathama. W zakresie małych współczynników wydłużenia stwierdzono stosunkowo niewielki wpływ stopnia odkształcenia na rozkład naprężeń w przekroju poprzecznym wyciskanych wyrobów. Niebezpieczeństwo powstawania pęknięć pojawia się szczególnie w warstwach powierzchniowych wyrobu, na skutek występowania naprężeń rozciągających, wzrostu temperatury i większej intensywności odkształcenia. Analiza stanu naprężenia nie wykazała natomiast ryzyka wystąpienia pęknięć wewnętrznych w wyciskanych prętach.
EN
Al-Cu-Mg alloys demonstrate high mechanical strength but poor deformability in both cold and hot forming processes. They are also submitted to precipitation hardening. The typical defects of extruded product are surface cracking and central cracking observed usually in case of cold extrusion with low deformation degree. The paper presents numerical analysis of hot extrusion of rods from 2017A with low extrusion ratio aimed at predicting possibility of extrudates' cracking basing on a normalized Cockcroft-Latham's criterion. The calculations were performed using Deform code based on FEM. The distributions of mean stress, axial stress, effective stress and temperature were obtained within the deformation zone and in the die opening. For the low extrusion ratios the influence of this value on the stress distribution within the cross-section of extrudates is relatively slight. The risk of cracking appears particularly at the surface of extrudate, because of temperature rise, high positive stress value and higher effective strain. The performed analysis excluded possibility of central cracking independently of the extrusion ratio used.
Analizę stanu naprężenia, odkształcenia i temperatury przeprowadzono w oparciu o metodę elementów skończonych (MES) wykorzystując program DEFORM 3D. Rozważaniami objęto wyciskanie współbieżne na gorąco wlewka o różnej temperaturze początkowej ze stopu w gatunku 2024 z zastosowaniem matryc mostkowych. Przeprowadzone obliczenia pozwoliły na ustalenie poziomu naprężeń i ich rozkładu w komorze zgrzewania podczas wyciskania stopu w gatunku 2024 przez matryce mostkowe.
EN
The analysis was performed by the use of the computer program DEFORM based on a finite element method. The direct hot extrusion of 2024 aluminum alloy was investigated with the use of the porthole dies of different geometry. The calculations allowed determining both pressure and temperature levels and their distributions within the welding chamber leading to the best welding conditions for the alloy tested. Particularly valuable information, that can be used in design of bridge dies for extrusion of such alloys is that the welding stress depends on the height of the welding chamber.
Celem pracy było określenie wpływu geometrii matrycy na zachowanie się materiału podczas wielootworowego wyciskania trudno odkształcalnych stopów AlMg. Wykonano szereg obliczeń numerycznych MES procesu wyciskania kształtowników ze stopu aluminium gatunku 5083 przez matryce 1- i 2-otworowe, z uwzględnieniem różnego rozmieszczenia otworów w matrycy i zmiennej geometrii prześwitu matrycowego. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że stosowanie odpowiednio zaprojektowanych matryc 2-otworowych przyczynia się do korzystnych termo-mechanicznych zmian w wyciskanym materiale, co w konsekwencji prowadzi do poprawy stabilności geometrycznej wyrobu. W praktyce może to oznaczać poprawę wydajności procesu oraz uzysku materiału w procesie technologicznym. Wyniki niniejszej pracy mogą przyczynić się do bardziej efektywnego projektowania matryc wielootworowych do wyciskania wyrobów z trudno odkształcalnych stopów aluminium.
EN
The aim of this work was to determine the influence of die geometry on the material behaviour during multi-hole die extrusion of hard deformable AlMg alloys. FEM numerical calculations of 5083 alloy extrusion through 1-hole and 2-hole dies were carried out, where different die opening layout and geometry were considered. The results have shown that the application of 2-hole dies of proper design contributes to the beneficial changes in thermo-mechanical behaviour of material being extruded, which, in consequence, can enhance geometrical stability of extrudates. In practice, this can lead to the higher efficiency of the extrusion process by improvement in material output. The results allow for more effective multihole die design in case of extruding hard aluminium alloys.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.