Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Coupled Thermomechanical Eulerian-Lagrangian Analysis of the KOBO Extrusion Process

Wójcik Marta, Skrzat Andrzej

Archives of Metallurgy and Materials

|

2022

|

Vol. 67, iss. 3

1185--1193

EN

Numerical simulations of the KOBO extrusion process are presented in this paper. The coupled thermomechanical Eulerian-Lagrangian approach was applied for the three-dimensional finite element model. The dynamic explicit Euler forward method was used in numerical calculations. The elastic-plastic Chaboche model assuming isotropic and kinematic hardening under variable temperature conditions was applied to describe the behaviour of the material under cyclic loading. In numerical computations Chaboche material model implemented in commercial software, as well as the proprietary one written as FORTRAN procedure were tested. The numerical results present the stress and strain distributions in the extruded material, as well as an increase of temperature due to the plastic work and friction. The shape of plastic strain zones was verified experimentally. The approach presented in the paper is a promising numerical tool to simulate the KOBO process.

2

The Coupled Eulerian-Lagrangian Analysis of the KOBO Extrusion Process

Wójcik Marta, Skrzat Andrzej

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2021

|

Vol. 15, no 1

197--208

EN

The KOBO extrusion is an unconventional elastic-plastic deformation process in which the phenomenon of chang- ing a path of plastic deformation due to die cyclic oscillations by a given angle and with a given frequency is applied. As the result of the application of the oscillating rotary motion of the die, the reduction of the extrusion force was obtained. The numerical study of the KOBO extrusion of metallic materials was presented in this paper. The three-dimensional coupled Eulerian-Lagrangian (CEL) analysis was applied. The relationship between the extrusion force and the punch displacement during the KOBO process was achieved. The effective plastic strain distribution in the butt was found. The results of the numerical computations were compared with the experimen- tal data. The influence of the material hardening parameters on the cyclic loading phenomena (ratcheting, mean stress relaxation) in terms of the course of the KOBO extrusion was also examined. The proper determination of the material hardening parameters can help to optimize the KOBO process in terms of the reduction the extrusion force and the choice of the amount of die oscillations.

3

Experimental Analysis of Mechanical Characteristics of KOBO Extrusion Method

Balawender T., Zwolak M., Bąk Ł.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2020

|

Vol. 65, iss. 2

615--619

EN

The paper presents selected results of KOBO extrusion process of circular profile φ10 mm from aluminum alloy 2099. The main aim of the performed research was to determine the influence of the oscillation frequency of a die on the magnitude of extrusion force. During the process such parameters, as extrusion force, rate of stem and frequency of die oscillation were recorded; oscillating angle of a die was constant and equal ±8°. The die oscillation frequency was changeable in performed tests in the range of 2÷7 Hz. The obtained results allowed to determine the relation between the maximum extrusion force and the die oscillation frequency during extrusion of aluminum 2099 alloy. The paper focuses on the experimental analysis of mechanical characteristics of the KOBO process. Basing on the recorded force versus stem position, three stages of KOBO extrusion process were determined, i.e. initialization, stabilization and uniform extrusion. Points separating these stages are two inflection points of recorded diagram. The analysis of each stage was made basing on the results of force diagrams and literature data.

4

Superplastic deformation of Mg–9Li–2Al–0.5Sc alloy after grain refinement by KoBo extrusion and cyclic forging

Dutkiewicz Jan, Kalita Damian, Maziarz Wojciech, Faryna Marek

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2020

|

Vol. 20, no. 4

343--353

EN

The quaternary Mg–9Li–2Al–0.5Sc alloy (in wt%) was prepared from pure components. After homogenization, the alloy was subjected to severe plastic deformation by KoBo extrusion and cyclic forging leading to grain refinement in the range of 0.5–2 µm of hexagonal close-packed (HCP) α phase. Deformed alloys showed high ultimate tensile strength near 200 MPa and good elongation in the range 30–40% at room temperature (RT). Large elongations close to 200% were obtained during the tensile test at a temperature of 200 °C. Deformed samples showed the presence of multiple voids confirming grain boundary sliding mechanism of deformation. Twins on {101-2} planes were identified using electron backscatter diffraction analysis, being in a good agreement with the earlier observation of Mg–Li and Mg–Sc alloys. Intermetallic phases such as cubic MgSc were identified in deformed alloys mostly within HCP α phase, whereas HCP MgSc2 particles were observed within body-centered cubic (BCC) β phase. Intermetallic phases were responsible for RT strengthening of alloys and slightly lower tensile elongation during superplastic deformation. Formation of the HCP α phase was observed within the BCC β phase in tensile deformed alloys. Atomic-level nucleation of HCP phase within the β phase was identified by the use of high-resolution transmission electron microscopy technique.

5

Aspekty technologiczne wytwarzania materiału stykowego Ag-CrxN na drodze konsolidacji dyfuzyjnej i plastycznej w procesie spiekania, wyciskania i ciągnienia

Kołacz Dariusz, Rudnicki Krzysztof, Bilewska Katarzyna, Staszewski Mariusz, Kamińska Małgorzata, Wierzbicki Łukasz, Księżarek Stanisław, Czepelak Marian, Tomczyk Piotr

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2019

|

R. 64, nr 9

14--21

PL

W artykule przedstawiono proces konsolidacji dyfuzyjnej i plastycznej na drodze prasowania, spiekania, wyciskania i ciągnienia materiału stykowego na bazie srebra z dodatkiem azotku chromu. Określono także wpływ zastosowanej metody oraz ciśnienia prasowania na właściwości wyprasek oraz spieków. Zaproponowano technologię wytwarzania materiału stykowego Ag(CrxN)10 do postaci styków elektrycznych oraz porównano właściwości półfabrykatów na wybranych etapach technologicznych z ich odpowiednikami wykonanymi z materiału stykowego AgNi10.

EN

The work reports the process of diffusion and plastic consolidation of silver-based contact material with chromium nitride additive by means of pressing, sintering, extrusion and drawing. The influence of the method and applied pressure on the properties of the compacts and sinters is described. This allowed to develop a technology for production of Ag(CrxN)10 material in a form of electrical contacts. For each step during the technological process, the properties of half-products were compared with the equivalent electrical contacts made of AgNi10.

6

Plastic flow of metals under cyclic change of deformation path conditions

Bochniak W., Korbel A., Ostachowski P., Łagoda M.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2018

|

Vol. 18, no. 3

679--686

EN

Reverse dislocation slip in metal, forced by cyclic change of deformation path (loading scheme), causes localized plastic flow with formation of dislocation dipoles which subsequently collapse leading to high concentration of point defects. Very low migration energy of point defects, especially self-interstitial atoms, indicating low bonding in a crystal lattice, favors low plastic flow viscosity which in turn leads to low flow stress and high plasticity (superplasticity) of metal. This paper presents the experimental results of KOBO extrusion and KOBO complex rolling, at low (room) temperature. The first method was used to produce thin wires made of MgLi4 magnesium alloy (extrusion ratio […]), and fully compacted wires made of AZ91 magnesium alloy in the form of machining chips. Basing on the second method, it has been proved possible to change the mechanical properties of strips made of 7075 aluminum alloy without any reduction in their thickness.

7

Wpływ procesu KOBO na właściwości stopu CuCr1Zr

Rozwalka J., Płaczek G., Andrzejewski D.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2017

|

T. 28, nr 2

107--122

PL

Autorzy pracy podjęli badania nad stopem CuCr1Zr w celu polepszenia jego właściwości mechanicznych oraz określenia ich stabilności w podwyższonej temperaturze. W badaniach wykorzystano niekonwencjonalną metodę obróbki plastycznej – wyciskanie metodą KOBO. Idea metody KOBO oparta jest na zewnętrznym wymuszeniu zlokalizowanego plastycznego płynięcia w pasmach ścinania poprzez nałożenie na jednokierunkowe, robocze oddziaływanie siłowe narzędzi kształtujących, dodatkowego, cyklicznie zmiennego oddziaływania w kierunku odmiennym od kierunku ruchu roboczego danego procesu. Wyciskaniu podano pręt w stanie T6 (bez powodzenia), a następnie pręt po przesycaniu z temperatury 900 i 1030°C (próba zakończona sukcesem). Wyciskanie metodą KOBO przeprowadzono dla prętów po przesycaniu, z dwoma wariantami chłodzenia (do powietrza i do wody). Podczas procesu wyciskania KOBO nastąpiła redukcja przekroju prętów z φ40 mm do φ ok. 12 mm, co dało stopień przerobu ok. 11,1, przy odkształceniu rzeczywistym ok. 2,4. Pręty, wyjściowy i wyciśnięte metodą KOBO, poddano badaniom twardości, statycznej próbie ściskania w temperaturze otoczenia oraz statycznej próbie rozciągania w temperaturze otoczenia i temperaturze podwyż- szonej do 450°C. Na podstawie uzyskanych wyników badań można stwierdzić, że zastosowanie metody odkształceń plastycznych (wyciskanie KOBO) pozwala umocnić materiał do tego stopnia, że wartości jego właściwości wytrzymałościowych przewyższają wartości uzyskane po obróbce cieplnej (stan T6). Natomiast w temperaturze 450°C dochodzi do spadku właściwości wytrzymałościowych o wartość od 25 do 40%.

EN

The authors of this article conducted tests on CuCr1Zr alloy for the purpose of improving its mechanical properties and determining their stability at elevated temperatures. An unconventional plastic working method was utilized – KOBO extrusion. The idea of the KOBO method is based on external forcing of localized plastic flow in shear bands through the superposition onto the unidirectional operational force action of forming tools of an additional, cyclically variable action in a direction different from the direction of the given process’s operating direction. A rod in T6 state was extruded (unsuccessfully), followed by a extrusion of rod after hyperquenching from temperatures of 900 and 1030°C (test successful). KOBO extrusion was performed for hyperquenched rods with two cooling variants (in air and in water). During the KOBO extrusion process, the cross-section of rods was reduced from φ40 mm to approx. φ 12 mm, which yielded a reduction ratio of approx. 11.1 for an actual deformation of approx. 2.4. Rods, in original state and after KOBO extrusion, were subjected to hardness tests, static compression testing at room temperature and elevated temperature up to 450°C. Based on the obtained test results, it can be stated that the application of the method of plastic deformation (KOBO extrusion) makes it possible to harden the extent that the values of its strength properties exceed the values obtained after heat treatment (T6 state). However, at 450°C, strength properties decrease by 25 to 40%.

8

Fizyczne modelowanie plastycznego płynięcia w procesie wyciskania metodą KOBO z użyciem matryc o różnej geometrii

Zwolak M., Śliwa R. E.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2017

|

T. 28, nr 4

317--330

PL

W pracy zaprezentowano wyniki badań efektów wyciskania będących podstawą fizycznego modelowania płynięcia w warunkach procesu KOBO pozwalających na określenie wpływu rodzaju matryc o różnych parametrach geometrycznych na schemat plastycznego płynięcia metalu. Do prób wyciskania użyto wlewków składających się z naprzemiennie ułożonych krążków stopu aluminium 7075 T6 oraz miedzi (M1E). Proces przeprowadzono z użyciem matryc o różnej geometrii części czołowej bez podgrzewania wsadu i elementów prasy. Warstwy miedzi posłużyły jako markery do identyfikacji schematu płynięcia i strefy uplastycznienia a jednocześnie wykazały możliwość uzyskania metalicznego materiału kompozytowego Al-Cu. Pobrane z wyrobów próbki oraz piętki po wyciskaniu badano pod kątem analizy makro i mikrostruktury oraz właściwości wytrzymałościowych. Wszystkie próbki, niezależnie od miejsca ich pobrania, charakteryzowały się korzystną, jednorodną, drobnoziarnistą mikrostrukturą w całej objętości wyrobu. Strefa połączenia Al. i Cu ma charakter nierozłączny, pozbawiony wad. Otrzymany materiał kompozytowy posiada bardzo dobre właściwości wytrzymałościowe, zbliżone do właściwości stopu aluminium 7075 T6. Uzyskane wyniki przeprowadzonych badań eksperymentalnych wykazały celowość podjęcia zagadnienia modyfikacji cech narzędzi do procesu wyciskania metodą KOBO jako mających bezpośredni wpływ na parametry siłowe procesu oraz charakter plastycznego odkształcenia materiału wsadowego. Wykazano zależność cech mechanicznych i strukturalnych wyrobów wyciskanych metodą KOBO i schematu płynięcia od parametrów procesu oraz siły wyciskania od rodzaju zastosowanej matrycy.

EN

The paper presents results of extrusion effects which are the basis of physical flow modeling under conditions of the KOBO process, which allow to determine the influence of the type of dies with different geometrical parameters on the scheme of the plastic flow of the metal. Billets made of alternating slices of 7075 T6 aluminum and copper (M1E) were used as composed initial material for extrusion. The process was performed using dies of different face geometry, without heating the billets and press parts. Copper layers have been used as markers for the identification of flow patterns and plastic zone while at the same time demonstrating the possibility to obtain a metallic composite material Al-Cu. Specimens from extruded products as well as butts were tested for macro and microstructure analysis and mechanical properties. All specimens, regardless of which products part they were collected, were characterized by favorable, homogeneous finegrained microstructure throughout the volume of the product. Connection zone between Al and Cu is inseparable, devoid of defects. Obtained composite material has very good strength, similar to that of the 7075 T6aluminum alloy. The obtained results of the experimental work indicate goal of modification of the features of tools for the KOBO extrusion process as having a direct influence on the process parameters and the plastic deformation of the billet. The mechanical and structural characteristics of the KOBO extruded products, the flow scheme under various conditions of the process parameters and the extrusion force depended on the type of dies have been presented.

9

Metal Forming of Lightweight Magnesium Alloys for Aviation Applications

Śliwa R. E., Balawender T., Hadasik E., Kuc D., Gontarz A., Korbel A., Bochniak W.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2017

|

Vol. 62, iss. 3

1559--1566

EN

The work presents an analysis of selected magnesium alloys as structural materials to be used in production of aircraft parts as well as their technological parameters in some manufacturing processes. Upsetting test, backward extrusion and Kobo extrusion of complex cross-sectional profiles and forging process were realized using magnesium alloys AZ31, AZ61, AZ80, WE 43 and Mg alloy with Li for production of thin – walled aircraft profiles and forged aviation parts. The range of temperatures and extrusion rate for the manufacturing these profiles were determined. Tests also covered the analysis of microstructure of Mg alloys in the initial state as well as after the extrusion process. It has been proved that the proper choice of parameters in the case of a specific profile extruded from magnesium alloys allows the manufacturing of products of complex cross-sections and the quality required in aerospace industry. This has been demonstrated on the examples of complex cross-sectional profiles using elements of varied wall thickness and examples of forged aviation parts: aircraft wheel hub and helicopter lever for control system.

10

Wytwarzanie prętów do produkcji elektrod do zgrzewania punktowego za pomocą wyciskania metodą KOBO

Heyduk F., Ziółkiewicz S., Bochniak W., Korbel A.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2015

|

T. 26, nr 4

325--334

PL

Zgrzewanie punktowe jest najpopularniejszą metodą łączenia blach, szczególnie w przemyśle motoryzacyjnym i kolejowym. W artykule przedstawiono wyniki wstępnych badań wytwarzania prętów, będących półwyrobem elektrod przeznaczonych do zgrzewania punktowego. Do badań wykorzystano pręty o średnicy 40 mm ze stopu miedzi Cu-Cr-Zr, które poddano przesycaniu przy dwóch wariantach temperatur: 900°C i 1030°C, a następnie wyciskano na zimno metodą KOBO i starzono. Wyciskanie metodą KOBO prowadzono przy dwóch wartościach siły wyciskania: 400 i 650 kN. W badaniach wykazano, że po tak przeprowadzonym procesie nastąpił wzrost twardości próbek, dochodzący do 10% przy wyciskaniu z siłą 650 kN w stosunku do materiału wyjściowego. W obu przypadkach próbek wyciskanych metodą KOBO obserwuje się ultra drobne ziarna w warstwie przypowierzchniowej na grubości ok. 200 μm, niezależnie od przyjętej siły wyciskania. Półwyroby po procesie KOBO i starzeniu mają inną strukturę przy powierzchni, w porównani do struktury rdzenia, niezależnie od wielkości siły wyciskania. Widać również układ pofalowanych pasm będących efektem płynięcia metalu w procesie wyciskania KOBO. W obu przypadkach próbek wyciskanych metodą KOBO i starzonych obserwuje się równomierne rozmieszczenie wydzieleń dyspersyjnych na tle rozdrobnionej struktury, przy czym rozdrobnienie jest większe dla próbki wyciskanej z większą siłą (650 kN). Uzyskane wyniki stanowią bazę umożliwiającą podjęcie w Instytucie Obróbki Plastycznej dalszych badań nad kształtowaniem plastycznym elektrod o wysokiej twardości, co pozwoli na zmniejszenie stopnia odpadu w stosunku do technologii obróbki skrawania o ok. 30%.

EN

Spot welding is the most popular method of joining sheets, particularly in the motorization and railway industries. This article presents the results of preliminary research on manufacturing rods as components used in the production of electrodes intended for spot welding. Rods with a diameter of 40 mm made of Cu-Cr-Zr copper alloy, hyperquenched at two different temperatures: 900°C and 1030°C, cold-extruded using the KOBO method and aged, were used in tests. KOBO extrusion was performed using two different extrusion force values: 400 and 650 kN. Tests prove that the hardness of specimens increased after this process, by up to 10% at extrusion with 650 kN of force compared to the starting material. In both cases of specimens extruded using the KOBO method, ultra-fine grains are observed in the near-surface layer over a thickness of approx. 200 μm, regardless of the accepted extrusion force. Semi-finished products after the KOBO process and ageing have a different structure near the surface than in the core, regardless of the extrusion force value. A wavy arrangement of bands can also be seen, the effect of metal flow during the KOBO extrusion process. In both cases of specimens extruded using the KOBO method and aged, uniform distribution of dispersive precipitates is observed on the background of the refined structure, where refinement is greater in the specimen extruded with greater force (650 kN). Obtained results constitute the foundations making it possible to undertake further research of plastic forming of electrodes of high hardness at the Metal Forming Institute, enabling reduction of waste by 30% compared to machining technology.

11

Modelling of texture evolution in KOBO extrusion process

Kowalczyk-Gajewska K., Stupkiewicz S.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 1

113-118

EN

The paper is aimed at modelling of evolution of crystallographic texture in KOBO extrusion which is an unconventional process of extrusion assisted by cyclic torsion. The analysis comprises two steps. In the first step, the kinematics of the KOBO extrusion process is determined using the finite element method. A simplifying assumption is adopted that the material flow is not significantly affected by plastic hardening, and thus a rigid-viscoplastic material model with no hardening is used. In the second step, evolution of crystallographic texture is modelled along the trajectories obtained in the first step. A micromechanical model of texture evolution is used that combines the crystal plasticity model with a self-consistent grain-to-polycrystal scale transition scheme, and the VPSC code is used for that purpose. Since each trajectory corresponds to a different deformation path, the resulting pole figures depend on the position along the radius of the extruded rod.

PL

Praca jest poświęcona modelowaniu rozwoju tekstury krystalograficznej w procesie wyciskania metodą KOBO - niekonwencjonalnym procesie wyciskania przy udziale cyklicznego skręcania. Analiza jest prowadzona w dwóch krokach. W pierwszym kroku, przy pomocy metody elementów skończonych, wyznaczane jest pole deformacji w procesie KOBO przy upraszczającym założeniu, że nie zależy ono w sposób istotny od umocnienia materiału. W pracy zastosowano model sztywno-lepkoplastyczny bez umocnienia. W drugim kroku, modelowany jest rozwój tekstury krystalograficznej wzdłuż trajektorii wyznaczonych w pierwszym kroku. W tym celu wykorzystano mikromechaniczny model łączacy model plastyczności kryształów i samozgodny schemat przejścia mikro-makro zaimplementowany w programie VPSC. Poniewaz ścieżka deformacji jest inna dla każdej trajektorii, wynikowe figury biegunowe wykazują zależność od położenia wzdłuż promienia wyciskanego pręta.

12

Effects of extrusion parameters by KoBo method on the mechanical properties and microstructure of aluminum

Pieła K., Błaż L., Jaskowski M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 3

683--689

EN

Commercial purity aluminum was extruded by means of KoBo method at varied processing parameters. Received extrudates, with different mechanical and electrical properties and work hardening behavior, were obtained. It was found, that some conditions of KoBo extrusion process such as low initial billet temperature, low extrusion rate and low frequency of oscillating die lead to extremely high strength and high electrical resistivity of the material. The absence of work hardening (up to 40% strain) during subsequent groove rolling is also a specific feature of received materials. It was suggested that mentioned features are related to the development of overbalance concentration of point defects (clusters) generated during the extrusion process. During following cold rolling of the extrudate, mentioned defects annihilate at gliding dislocations and make the dislocation climbing and their rearrangement easier. Therefore, until the exhaustion of this mechanism, the hardening of material during cold rolling is very limited. Following increase of the material strengthening at higher rolling strains point to the return of the material to its typical behavior observed for cold deformed aluminum produced by conventional hot extrusion.

PL

Aluminium o czystości handlowej poddano wyciskaniu metodą KoBo przy zastosowaniu zmiennych parametrów procesu, w wyniku czego uzyskano prasówki o zróżznicowanych własnościach mechanicznych i elektrycznych oraz odmiennych charakterystykach umocnieniowych. Stwierdzono, że w przypadku procesu wyciskania wsadu o niskiej temperaturze początkowej, prowadzonego z małą prędkością i przy niskiej częstotliwości oscylacji matrycy, prasówka wykazuje nadzwyczaj wysokie własności wytrzymałościowe, wysoki opór elektryczny oraz brak umocnienia odkształceniowego podczas walcowania (w zakresie do 40%), co związano z obecnościa w materiale ponadrównowagowej koncentracji defektów punktowych (klasterów), wygenerowanych w procesie wyciskania. Podczas walcowania defekty te ulegaja anihilacji na przemieszczajacych się dyslokacjach, ułatwiając ich wspinanie oraz przegrupowanie. W konsekwencji, dopóki mechanizm ten nie ulegnie wyczerpaniu, umocnienie odkształceniowe takiego materiału podczas walcowania ma ograniczony charakter, a typowe efekty umocnieniowe, podobne do tych dla aluminium wyciskanego konwencjonalnie na gorąco, występują przy większych odkształceniach.