Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Walcowanie cynku w warunkach cyklicznie zmiennego stanu naprężeń ściskających

Wróbel J., Bochniak W., Ostachowski P., Łagoda M.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2018

|

T. 29, nr 2

109--126

PL

Praca podejmuje zagadnienie możliwości zastosowania dużych odkształceń plastycznych (SPD – z ang. Severe Plastic Deformation) w procesie wytwarzania płaskich elementów metalicznych takich, jak blachy, taśmy czy płaskowniki. Koncentruje się na metodach angażujących dynamiczne zmiany drogi odkształcenia, w szczególności na znanej metodzie KOBO oraz niedawno opracowanym procesie złożonego, ciągłego walcowania (CR) realizowanego w warunkach trójosiowego zmiennego stanu naprężeń ściskających. W eksperymencie przeprowadzonym w ramach niniejszej pracy użyto płaskowników z materiału modelowego w postaci cynku domieszkowanego 0,015% wag. aluminium. Dodatek aluminium zastosowano w celu ograniczenia aktywności procesów odnowy strukturalnej cynku, a więc jego zdrowienia i rekrystalizacji generowanych naturalnym zjawiskiem znacznego wzrostu temperatury towarzyszącemu dużym odkształceniom plastycznym. Płaskowniki otrzymano metodą KOBO w procesie niskotemperaturowego wyciskania z bocznym wypływem. Poddano je złożonemu walcowaniu, przy czym obejmowało ono następujące po sobie operacje walcowania, spęczania, cyklicznego ścinania i wyciskania, które realizowano w jednym przepuście. Stwierdzono, że tak odkształcane płaskowniki nie ulegają zniszczeniu (pękaniu), odmiennie niż podczas walcowania konwencjonalnego. Ponadto wykazano, że im wyższy nadany w gniot, tym niższa twardość płaskowników – chociaż wyższa niż przed złożonym walcowaniem. Z kolei struktura płaskowników po tym procesie charakteryzuje się silną włóknistością i sporadycznie występującymi pojedynczymi nowymi ziarnami, których ilość rośnie wraz ze wzrostem zastosowanego gniotu.

EN

In this paper, the possibility of applying Severe Plastic Deformation (SPD) procedures in the production of flat metallic elements, such as sheet metals, tapes or flat bars, is being discussed. It focuses on methods involving dynamic changes of deformation path, particularly on a well-known KOBO method and on a recently developed process of complex, complex rolling (CR), conducted under the conditions of triple-axial, changing compressive stress. During the experiment carried out for this paper, flat bars made from a model material of zinc alloyed with 0,015wt.% aluminum were used. The addition of aluminum was aimed at reducing the activity of structural renovation of zinc, i.e., its recovery and recrystallization taken place as a result of the natural phenomenon of temperature rise accompanying severe plastic deformation processes. The flat bars were obtained via low-temperature KOBO extrusion with a side outflow. They were subjected to complex rolling, consisting of subsequent rolling, upsetting, cyclic shearing and extrusion, carried out as a single pass. It was established that flat bars obtained in this way were not breaking (cracking), unlike after conventional rolling. Moreover, it has been proved that the higher the set compression, the lower the flat bars’ hardness, although it was still higher than before complex rolling. On the other hand, the structure of flat bars obtained as a result of this procedure is highly fibrous and has sporadically occurring new, individual grains, the number of which rises with the increase of compression degree.

2

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.

3

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.

4

Niskotemperaturowa konsolidacja wiórów z trudnoodkształcalnych stopów aluminium

Korbel A., Bochniak W., Ostachowski P., Łagoda M., Kusion Z., Trzebuniak B., Śliwa R.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2016

|

T. 27, nr 2

133--152

PL

Na bazie wyników doświadczalnych, dokonano oceny możliwości recyklingu wiórów odpadowych z trudnoodkształcalnych stopów aluminium serii 2xxx i 7xxx, do postaci i cech litych wyrobów z pominięciem fazy ciekłej. W tym celu wykorzystano proces niskotemperaturowego wyciskania metodą KOBO. Badania cech geometrycznych, mechanicznych i strukturalnych wyrobów/prasówki pozwoliły na stwierdzenie ich pełnej konsolidacji i spełnienie wymagań stawianych wyrobom wytwarzanym z wlewków. W metodzie KOBO, dzięki intensywnej lokalizacji plastycznego płynięcia w pasmach ścinania, tworzenie wiązań atomowych pomiędzy sąsiadującymi ze sobą wiórami, związane jest z ich zagęszczeniem i odsłonięciem „świeżych” warstw przypowierzchniowych, pozbawionych tlenków i innych zanieczyszczeń. Co istotne, konsolidacja wiórów nie wymaga stosowania wysokiej, czy nawet podwyższonej temperatury procesu, co znacząco ogranicza niekorzystne zjawisko utleniania wiórów i negatywny wpływ na strukturę i własności mechaniczne wyrobów. W stosunku do innych metod recyklingu, niskotemperaturowe wyciskanie wiórów metodą KOBO, jawi się jako rozwiązanie w pełni innowacyjne, energooszczędne i technologicznie atrakcyjne (proces na zimno). Jego zastosowanie na zaadaptowanych do procesu KOBO pełnogabarytowych prasach przemysłowych, stwarza szansę na uzyskiwanie wyrobów o większych przekrojach poprzecznych i większym stopniu przerobu, a przy tym pozwoli na sterowanie własnościami wyrobu przez odpowiedni dobór parametrów prowadzenia procesu i ewentualnej obróbki cieplnej.

EN

Basing on experimental data, the possibility to recycle machining chips from hardlydeformable aluminum alloys (series 2xxx and 7xxx) into products with properties of solids leaving the liquid phase out has been assessed. To that end, low-temperature extrusion by the KOBO method has been used. Research regarding geometrical, structural and mechanical properties of the final products/compacts revealed their total consolidation and proved their compatibility with requirements for products made of ingots. Due to intense localization of plastic flow in shear bands during the KOBO method, atomic bonding between adjoining chips is a result of their densification and “fresh” near-surface layers, clear of oxides and other pollutants, being revealed. Importantly, the chips consolidation process does not require high or even raised temperature, which significantly reduces the unfavorable phenomenon of chips oxidation and its negative influence on the structure and mechanical properties of products. In comparison with other recycling solutions, low-temperature extrusion of machining chips by the KOBO method seems to have a range of advantages – it is innovative, energy–saving and technologically attractive (low-temperature process). The method's application on specially adapted full-size industrial presses makes it possible to obtain products with bigger cross-sectional areas and higher extrusion ratio, at the same time allowing to control the properties of products through a relevant choice of parameters for the procedure itself and the potential heat-treatment.

5

Warunki inicjacji procesu konsolidacji wiórów ze stopów magnezu poddanych niskotemperaturowemu wyciskaniu metodą KOBO

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

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2015

|

R. 60, nr 12

734--740

PL

Eliminujący procesy metalurgiczne recykling wiórów ze stopów magnezu, stanowi współczesne wyzwanie stojące przed inżynierią materiałową. Jest ono o tyle złożone, że konwencjonalne, wysokotemperaturowe wyciskanie wiórów nie prowadzi do ich zadowalającej konsolidacji z uwagi na osiągany w tym procesie niewielki stopień przerobu i silne przypowierzchniowe utlenienie poszczególnych wiórów. Dotychczasowe wyniki prób rozwiązania tego problemu metodami SPD, w szczególności ECAP, z uwagi na niewielką wydajność, nie są zachęcające do wykorzystywania w praktyce przemysłowej. W tym kontekście, udokumentowane doświadczalnie możliwości konsolidacji wiórów ze stopów magnezu drogą ich niskotemperaturowego wyciskania metodą KOBO, otwierają zarówno nowy obszar badawczy jak i aplikacyjny. W artykule zidentyfikowano uwarunkowania ograniczające skuteczną inicjację procesu konsolidacji plastycznej wiórów ze stopu magnezu AZ91 bezpośrednio po rozpoczęciu ich niskotemperaturowego wyciskania metodą KOBO oraz podano sposób ich usunięcia.

EN

The recycling of magnesium alloy chips with the elimination of metallurgical processes is a great challenge for material engineering. It is a complicated task, because conventional, high-temperature extrusion of chips does not lead to their satisfactory consolidation, due to a low extrusion ratio of the process and strong near-surface oxidation of individual chips. Attempts to solve the problem with the use of SPD methods, ECAP in particular, have proved to be rather inefficient and not encouraging enough to be applied on an industrial scale. Therefore, experimentally proved possibility to consolidate magnesium alloy chips through low-temperature extrusion by the KOBO method creates both, a new area of research and application. This paper identifies conditions limiting an effective initiation of the process of plastic consolidation of chips of magnesium alloy AZ91, immediately after the process of their low-temperature KOBO extrusion begins, and proposes ways of eliminating these obstacles.

6

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.

7

Aging Behaviour of AA6061/SiCP Composites Produced by Direct Extrusion with a Reversibly Rotating Die Method

Wozniak J., Kostecki M., Broniszewski K., Bochniak W., Olszyna A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 3A

1755--1761

EN

This paper discusses the influence of thermal treatment parameters on mechanical properties of AA6061+x% vol. SiCp (x = 0, 2.5, 5, 7.5, 10) composites. The composites were consolidated via powder metallurgy processing using the unconventional method of extrusion (the KoBo method). In order to establish the optimum parameters of the heat treatment two different temperatures of supersaturation (530 and 558ºC) were applied. The aging curves were determined at various aging temperatures such as 140, 160, 180 and 200ºC. The effects of applied parameters were studied using the microstructure observations and hardness measurements. Obtained results show that the solution treatment at 530ºC is sufficient to complete dissolution of the precipitates. Higher temperature of the process resulted in accelerating the aged-hardening. The suitable age treating parameters for the AA6061-5 vol. % SiCp composites were 160-180ºC for 12-16 hours.

PL

W niniejszym artykule określono wpływ obróbki cieplnej na właściwości kompozytów AA6061+x% obj. SiCp (x = 0, 2.5, 5, 7.5, 10). Materiały wytwarzane były przy wykorzystaniu metalurgii proszków. W ostatnim etapie procesu technologicznego, do konsolidacji mieszanin proszków zastosowano metodę wyciskania z rewersyjnie rotująca matrycą (metoda KoBo). W celu określenie optymalnych parametrów obróbki cieplnej zastosowano dwie temperatury przesycania (530 i 558ºC) oraz cztery temperatury starzenia (140, 160, 180 and 200ºC) kompozytów. Obrabiane materiały zostały poddane obserwacjom mikrostruktury oraz wykonano pomiary twardości w celu określenia optymalnych parametrów procesów przesycania i starzenia. Na podstawie otrzymanych wyników można stwierdzić, że temperatura przesycania 530ºC jest wystarczająca do uzyskania przesyconego roztworu stałego. Ponadto określono optymalne warunki starzenia dla kompozytu AA6061-5 obj. % SiCp: temperaturę w zakresie 160 - 180ºC oraz czas starzenia 12-16 godzin.

8

Mechanical and Structural Behavior of Copper Subjected to the Flow Forming Process

Pawlicki M., Bochniak W.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 2

537--543

EN

his work paper presents the results of HV 0.5 microhardness measurements and structural documentation of copper before and after the concurrent elongating flow forming process. No strain work hardening of products was noted. The cause of this behavior was recognized to be the location of strain strain localization in shear bands compounded by a change of the strain path imposed by the flow forming process. The dominance of this plastic flow mechanism makes it possible to conduct a technological process encompassing thinning of product walls with omission of expensive inter-operational softening heat treatment.

PL

W pracy przedstawiono wyniki pomiarów mikrotwardości HV 0,5 i dokumentację strukturalną miedzi przed i po procesie zgniatania obrotowego wydłużającego współbieżnego. Stwierdzono brak umocnienia odkształceniowego wyrobów. Za przyczynę takiego zachowania, uznano lokalizację odkształcenia w pasmach ścinania spotęgowaną - narzuconą procesem zgniatania obrotowego - zmianą drogi odkształcenia. Dominacja tego mechanizmu plastycznego płynięcia, umożliwia prowadzenie procesu technologicznego obejmującego pocienianie ścianki wyrobu, z pominięciem kosztownej międzyoperacyjnej obróbki cieplnej zmiękczającej.

9

Influence of Mixing Parameters on Homogeneity of Al/Sic Composites

Woźniak J., Kostecki M., Broniszewski K., Bochniak W., Olszyna A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 4

1493--1498

EN

The main aim of this work was to study the effect of time and method of Al, SiC powders mixing on the microstructure and mechanical properties of composites. Moreover, the influence of applicating direct extrusion with a reversibly rotating die on the homogeneity of the composites was examined. Microstructure observations with the use of an optical microscope and scanning electron microscope were applied. A quantitative analysis of composite microstructure was conducted. The density (helium pycnometer method), Vickers hardness and the Young’s Modulus of the composites were also determined. The results show that the homogeneity of Al/SiC composites rises with an increase of mixing time. However, better results were obtained by application of high energy ball milling process.

PL

Głównym celem pracy było zbadanie wpływu czasu i metody mieszania proszków Al, SiC na strukture i własności mechaniczne kompozytu. Ponadto, zbadano wpływ metody ekstruzji z rewersyjnie rotującą matrycą na jednorodność otrzymanych kompozytów. Obserwacje mikrostruktury wykonano przy użyciu mikroskopii optycznej i elektronowej. Na otrzymanych zdjęciach przeprowadzono ilościową analizę mikrostruktury. Gęstość kompozytów zbadano za pomocą piknometru helowego. Dodatkowo wyznaczono twardość Vickersa i modułu Younga wytworzonych materiałów. Wyniki wykazują, ze jednorodność Al/SiC kompozytów wzrasta ze wzrostem czasu mieszania. Jednakże, lepsze wyniki uzyskano w przypadku materiałów, które homogenizowano przy użyciu mieszania wysokoenergetycznego.

10

Wyciskanie metali i stopów metodą KOBO

Bochniak W., Korbel A., Ostachowski P., Ziółkiewicz S.

Obróbka Plastyczna Metali

|

2013

|

T. 24, nr 2

83--87

PL

Praca dostarcza wiedzy na temat cech mechanicznych procesu współbieżnego wyciskania metali i stopów metodą KOBO oraz mających wówczas miejsce zjawisk strukturalnych, wskazując na ich odmienność w stosunku do występujących podczas wyciskania konwencjonalnego. Na bazie doświadczalnej, została przeprowadzona analiza skuteczności sterowania parametrami procesu w celu uzyskania założonych własności mechanicznych. Z drugiej strony, praca uzasadnia uznanie lepkiego płynięcia o cechach „cieczy newtonowskiej” jako dominującego mechanizmu odkształcenia materiałów metalicznych poddanych cyklicznie zmiennym warunkom plastycznego płynięcia. Decydującą rolę odgrywają wygenerowane w procesie KOBO defekty punktowe o ponadrównowagowej koncentracji. Ich konfiguracja od formy rozproszonej do postaci nanowymiarowych klastrów definiuje uzyskane przez wyroby własności użytkowe, w szczególności nieosiągalne innymi sposobami obróbki plastycznej własności wytrzymałościowe i plastyczne (nadplastyczne). Dotyczy to zarówno czystych metali jak i trudno odkształcalnych stopów magnezu oraz aluminium.

EN

The study represents knowledge about mechanical features of direct extrusion process of metals and alloys by KOBO method and related structural phenomena, showing their dissimilarity in relation to these ones appeared during a conventional extrusion. The control effectiveness of process parameters has been analysed on an experimental base in order to achieve assumed mechanical properties. On the other hand, the paper gives reasons for regarding a viscous flow with “Newtonian fluid” features as a dominant mechanism of strain of metallic materials exposed periodically to variable conditions of plastic flow. Point defects with supra-equilibrium concentration, generated in the KOBO process play a decisive role. Their configuration from a dispersed form to the form of nanodimensional clusters defines applicational properties obtained by the products, in particular, mechanical and plastic (superplastic) properties, unattainable by other plastic forming methods. It concerns both pure metals and hard-deformable magnesium and aluminium alloys.

11

Wpływ warunków wyżarzania na własności mechaniczne i technologiczne drutów molibdenowych

Pieła K., Bochniak W., Płonka B.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2012

|

R. 57, nr 10

683-688

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu warunków ciągłego wyżarzania oporowego (napięcia żarzenia i prędkości przemieszczania przez piec) na strukturę oraz własności mechaniczne i technologiczne drutu molibdenowego. Wykazano, że wynik testu skręcania z rozciąganiem (SR) lepiej reprezentuje technologiczne zachowania drutów molibdenowych (w procesie formowania skrętek żarnikowych), niż parametry mechaniczne tego drutu wyznaczone z próby rozciągania. W konsekwencji, na podstawie testu SR możliwa jest zarówno preselekcja wyżarzonych drutów, jak i optymalizacja warunków żarzenia oporowego.

EN

The influence of continuous resistance heating / annealing condition (i.e. power voltage and velocity of the wire passing through the annealing stand) on the structure and mechanical and technological properties of molybdenum wires was investigated. It has been found, that applied method of combined torsion / tension test (ST) allows to determine technological usability of the wires much better than commonly used tension test. SR test enables both the preselection of annealed wires for the filaments production as well as the accurate selection of the best annealing conditions to reduce the fraction of defected filaments.

12

Własności mechaniczne i odkształcalność stopu AlTi5B

Pieła K., Bochniak W., Błaż L., Dulski P., Ostachowski P., Jaskowski M.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2012

|

R. 57, nr 8

504-511

PL

W artykule pokazano wpływ sposobu odkształcania na strukturę, stabilność cieplną oraz własności mechaniczne i technologiczne (podatność do ciągnienia) stopu AlTi5B. Stwierdzono, że stop otrzymany drogą walcowania na linii Properzi, bądź konwencjonalnie wyciśnięty "na gorąco", wykazuje całkowity brak lub silnie ograniczoną podatność do ciągnienia. Dane uzyskane dla stopu wyciśniętego metodą KoBo dowodzą znaczącej poprawy tego parametru, w szczególności w pewnym zakresie temperatury wyciskania. Ponadto, stop AITi5B wyciśnięty "na zimno" metodą KoBo wykazuje wysoką (aż do temperatury 400 [stopni]C) stabilność cieplną.

EN

The influence of the initial deformation mode on the structure and mechanical properties ofAITi5B alloy was investigated. Particular attention was paid for testing a thermal stability of the material structure, and some related technological features such as the drawability of the materials produced by means of specific technology. It was found, that the material manufactured using combined continuous casting and rolling technology (Properzi method) as well as the conventional hot-extrusion procedure, exhibits very limited drawability. Significant improvement of the last feature is available if a KoBo extrusion is applied at selected temperature range. High drawability of the as-extruded AITi5B material is accompanied by enhanced thermal stability of the material properties, which are not practically reduced in result of annealing up to 400 [degrees] C.

13

Charakterystyki mechaniczne i struktura drutu Al 99,7 % wyciskanego metodą KoBo

Jaskowski M., Brzostowic A., Bochniak W., Korbel A., Pieła K.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2012

|

R. 57, nr 7

43-443

PL

W artykule badano wpływ parametrów procesu wyciskania metodą KoBo (początkowej temperatury wsadu, prędkości wyciskania i częstotliwości rotacji matrycy) na strukturę, własności mechaniczne i charakterystyki umocnieniowe wyciśniętego drutu Al 99,7%. Stwierdzono, że własności wytrzymałościowe prosówki KoBo maleją wraz ze wzrostem temperatury początkowej wsadu, a przy stałej jej wartości - także ze wzrostem prędkości wyciskania, częstotliwości rotacji matrycy oraz stopnia zaawansowania procesu wyciskania (tzn. na długości wyrobu). Druty Al wyciskane z małą prędkością (0,1 mm/s) i z najmniejszą z zastosowanych częstotliwości rotacji matrycy (3 Hz), ze wsadów o początkowej temperaturze z zakresu od 20 do 220 [stopni]C wykazują strukturę włóknistą, wysokie własności wytrzymałościowe i niskie umocnienie odkształceniowe. W przypadku wyciskania "na zimno" drut osiąga Rm = 200 MPa i umacnia się do ok. 230 MPa po walcowaniu ze zgniotem 90 %. Wzrost temperatury początkowej wsadu i/lub częstotliwości rotacji matrycy powoduje stopniową zmianę struktury prosówki (rośnie udział objętościowy ziaren zrekrystalizowanych), co skutkuje spadkiem własności wytrzymałościowych i wzrostem plastyczności. Drut taki wprawdzie wykazuje zdecydowanie większe umocnienie odkształceniowe, lecz mimo to Rm po dużym zgniocie sięga co najwyżej 150 MPa (w przypadku drutu wyciskanego metodą KoBo w 400 [stopni]C), co upodabnia go do prosówki wyciskanej konwencjonalnie.

EN

The work presents a study on the influence of process parameters of extrusion by KoBo method (initial billet temperature, extrusion rate and frequency of the die rotation) on the structure, mechanical properties and work-hardening characteristics of extruded Al 99.7 % wire. It was found that the strength properties of KoBo extruded material decrease with increasing initial temperature of the billet, and at its constant value - also with an increase of extrusion rate, frequency of the die rotation and the advancement of the extrusion process (i.e. on the length of the product). Al wires extruded at low rate (0.1 mm/s) and at the lowest applied frequency of die rotation (3 Hz), from the billets at initial temperatures 20 [degrees]C, 100 [degrees]C to 220 [degrees]C exhibit a fibrous structure, high strength properties and low strain hardening. In the case of "cold" extrusion the wire reaches Rm = 200 MPa and is strengthened to about 230 MPa after rolling with 90 % cold work. Increase of initial temperature of the billet and/or frequency of the die rotation causes a gradual change in the structure of extruded material (the volume fraction of recrystallized grains increases), resulting in a decrease of strength properties and increase of workability. Although the wire exhibits much higher strain hardening, but still the Rm after substantial cold working reaches a maximum of 150 MPa (in case of wire extruded by KoBo at 400 [degrees]C), which makes it similar to conventionally extruded material.

14

Innowacyjna metoda wytwarzania prętów kompozytowych zbrojonych materiałami odpadowymi

Długosz P., Darłak P., Bochniak W.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2012

|

T. 52, z. 4

97-104

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań próbek materiału kompozytowego, w którym fazę zbrojącą stanowi popiół lotny będący produktem ubocznym pracy elektrowni, podczas gdy osnową jest aluminium (99,98% wag.). Aglomeraty kompozytu podstawowego uzyskane drogą syntezy mechanicznej poddano procesowi konsolidacji plastycznej na gorąco w celu przekształcenia proszku w materiał stały. Tak utworzone wypraski ogrzewano w temperaturze 350-400°C i poddawano wyciskaniu metodą KOBO®. Uzyskane cylindryczne próbki analizowano za pomocą tomografii komputerowej, która ujawniła zadowalający poziom rozkładu fazy zbrojącej przy stężeniu popiołu lotnego rzędu 25% wag. oraz brak obszarów o zbyt wysokim stężeniu cząstek ceramicznych, które mogą działać jako źródło występowania niekorzystnego zjawiska aglomeracji. Uzyskano poprawę właściwości mechanicznych próbek materiału kompozytowego w porównaniu z samym materiałem osnowy.

EN

The paper presents the results of examinations of composite samples in which the reinforcement is waste fly ash from power plants, while matrix is aluminum (99,98 wt.%). The agglomerates of master composite obtained by mechanical alloying were subjected to hot plastic consolidation to transform the powder into a solid material, and thus formed compacts were heated to a temperature of 350-400°C and extruded by KOBO® method. The obtained cylindrical samples were analyzed by computed tomography, which revealed a satisfactory level of the distribution of the reinforcing phase at a 25 wt.% fly ash concentration, and absence of the areas characterized by too high concentration of ceramic particles, which may act as a source of the adverse phenomenon of agglomeration. An improvement in the mechanical properties of composite samples was achieved compared with the sole matrix material.

15

Ocena mikrostruktury oraz właściwości wytrzymałościowe kompozytów Al7,9Mg/SiC otrzymywanych metodą Kobo

Woźniak J., Kostecki M., Broniszewski K., Bochniak W., Olszyna A.

Inżynieria Materiałowa

|

2012

|

Vol. 33, nr 6

646--650

PL

Od wielu lat stopy aluminium są wykorzystywane w przemyśle jako materiał do wytwarzania elementów konstrukcji oraz części maszyn. W niskiej temperaturze (mniejszej niż 180°C) materiały te charakteryzują się stosunkowo wysoką wytrzymałością właściwą. Wzrost temperatury powoduje gwałtowny spadek właściwości wytrzymałościowych, co w znacznym stopniu ogranicza możliwości aplikacyjne stopów aluminium. Obniżenie właściwości wytrzymałościowych w podwyższonej temperaturze sprawiło, że rozpoczęto poszukiwania sposobu modyfikacji właściwości tych materiałów. Jedną z najczęściej wykorzystywanych metod zwiększenia właściwości wytrzymałościowych oraz temperatury eksploatacji jest wytwarzanie kompozytów na osnowie stopów aluminium umacnianych cząstkami ceramicznymi, np. Al2O3, SiC. W pracy wytworzono kompozyty na osnowie stopu Al7,9Mg o różnym udziale objętościowym (0; 2,5; 5; 7,5; 10) cząstek węglika krzemu. Komponenty proszkowe były konsolidowane z pominięciem etapu spiekania przez zastosowanie współbieżnego wyciskania z rewersyjnie rotującą matrycą (metoda KoBo). Fragmenty wyprasek pozostałe po procesie wyciskania „piętki” posłużyły do analizy poszczególnych etapów kształtowania się mikrostruktury kompozytów wytwarzanych zaproponowaną metodą. Wyniki analizy przedstawiono na rysunkach 2 i 4. Obserwacje mikrostruktury przeprowadzono również na gotowych materiałach na przekroju poprzecznym i wzdłużnym do kierunku wyciskania. Przeprowadzono również analizę ilościową aglomeratów cząstek SiC. Średnia średnica równoważna aglomeratów cząstek węglika krzemu wyniósł około 10 μm. Uzyskane wyniki przedstawiono w tabeli 1. Na wytworzonych kompozytach przeprowadzono także badania podstawowych właściwości fizycznych i mechanicznych. Materiały charakteryzowały się dużą gęstością względną bliską 100% oraz twardością wynoszącą ponad 105 HV (wyniki przedstawiono na rysunku 7). Dodatkowo przeprowadzono badania modułu Younga metodą ultradźwiękową dla wszystkich otrzymanych materiałów.

EN

For many years, aluminum alloys were used in industry as a material for the manufacturing of structural elements and machines parts. At low temperature (less than 180°C) that materials are characterized by relatively high specific strength. The increase in temperature causes a rapid decrease in strength properties, which significantly limits the aluminum alloys application. Low mechanical properties at elevated temperature were purpose for searching new solutions for a modification of those materials properties. One of the most widely used method for increasing the strength properties and the service temperature is the production of aluminum alloys matrix composites reinforced with ceramic particles such as Al2O3 or SiC. In the present work Al7,9Mg matrix composites with various volume fraction (0, 2.5, 5, 7.5, 10%) of silicon carbide particles were prepared. Powder components were consolidated without sintering stage by applying the direct extrusion with reversibly rotating die (KoBo method). Fragments of billets remained after extrusion “butt” were used to analyze the various stages of microstructure formation of the composites produced by the proposed method. The results of analysis are shown in Figures 2 and 4. Observations of the microstructure on finished materials in transverse and longitudinal to the extrusion direction sections were also conducted. Additionally a quantitative analysis of SiC particles agglomerates was determined. The average size of silicon carbide agglomerates was about 10 μm, the results shown in Table 1. The basic physical and mechanical properties of produced composites were also executed. The materials were characterized by high relative density close to 100% and hardness higher than 105 HV (results shown in Figure 7). Additionally for all received materials the Young modulus using an Optel ultrasonic refractometer was measured.

16

Al/SiC composites produced by direct extrusion using the KOBO method

Woźniak J., Kostecki M., Bochniak W., Olszyna A.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 3

453-456

EN

The rapid development of the aircraft, automobile and electronic industries requires materials with new properties and new technologies. This entails the need for searching, again and again, new methods that will enable processing these materials in a simpler, quicker and cheaper way. In the present study we experimented with producing aluminum matrix composites reinforced with silicon carbide ceramic particles using the KOBO method. The method permitted us to avoid the time and energy consuming sintering process. The microstructure of the composites was analyzed during each stage of the technological process. In the final product, the density and the basic mechanical properties, such as hardness and Young's modulus, were examined.

PL

Szybki rozwój przemysłu lotniczego, motoryzacyjnego, czy też elektronicznego stawia nowe wymagania, co do właściwości materiałów oraz ich przetwórstwa. Dlatego też konieczne jest poszukiwanie coraz to nowszych metod pozwalających na prostsze, szybsze, a co za tym idzie bardziej ekonomiczne przetwórstwo tych materiałów. W pracy podjęto próbę wytworzenia kompozytów na osnowie aluminium zbrojonych ceramicznymi cząstkami węglika krzemu metodą KOBO z pominięciem długotrwałego i energochłonnego procesu spiekania. Analizie poddano mikrostrukturę otrzymanych kompozytów na poszczególnych etapach kształtowania. Określono gęstość końcowych wyrobów. Wyznaczono również podstawowe właściwości mechaniczne wytworzonych kompozytów, takie jak: twardość i moduł Younga.

17

Fabrication of Fine-Grained Flat Products by Continuous KoBo Methods

Bochniak W., Brzostowicz A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2010

|

Vol. 55, iss. 2

587-600

EN

Fine-grained metallic materials posses several functionally attractive properties making them irreplaceable in aviation, automotive industry, electronics, medicine or sports. Besides very high strength, one of the specific features of fine-grained materials is their possibility to superplastic forming at relatively high strain rates and within the range of medium temperatures, what is exceptionally advantageous for the process of deep pressing. As far as the fabrication of fine-grained metallic products with small overall dimensions has already been quite well developed, some significant problems accompanying of massive products still wait be solve. It also applies to the methods based on SPD (severe plastic deformation), generally found to be the only economically justified. The paper presents a few new technological solutions based on KoBo method that could be used for refinement of strips and sheets structure, bringing attention to the most important positive and negative aspects that might occur during their implementation. There were also presented the results of mechanical and structural tests of strips made of 7075 aluminum alloy that were rolled with shearing realized through a cyclic change of their insert angle between the rolls.

PL

Drobnokrystaliczne materiały metaliczne posiadają szereg atrakcyjnych właściwości czyniących je niezastąpionymi w lotnictwie, motoryzacji, elektronice, medycynie czy w sporcie. Obok bardzo wysokich własności wytrzymałościowych, jedną ze szczególnych cech materiałów drobnokrystalicznych jest możliwość ich nadplastycznego kształtowania ze stosunkowo dużymi prędkościami i w zakresie niezbyt wysokich temperatur, co jest wyjątkowo korzystne w operacjach głębokiego tłoczenia. O ile jednak produkcja drobnokrystalicznych wyrobów z metali i stopów o małych gabarytach została już dość dobrze opanowana, istotne problemy napotyka wytwarzanie wyrobów masywnych. Dotyczy to również metod opartych na dużych odkształceniach plastycznych SPD (severe plastic deformation), powszechnie uznawanych za jedyne znajdujące ekonomiczne uzasadnienie. W pracy przedstawiono kilka nowych rozwiązań konstrukcyjno-technologicznych opartych na metodzie KoBo, mogących służyć rozdrabnianiu struktury taśm i blach, zwracając uwagę na ich pozytywne i negatywne uwarunkowania mogące wystąpić podczas praktycznej eksploatacji. Zaprezentowano również wyniki badań wytrzymałościowych i strukturalnych taśm ze stopu aluminium 7075 walcowanych ze ścinaniem, realizowanym poprzez cykliczne zmiany kąta ich wprowadzania pomiędzy walce walcarki.

18

Zjawisko Ludersa w aluminium wyciśniętym metodą KOBO

Brzostowicz A., Korbel A., Bochniak W., Błaż L., Suder W.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2009

|

R. 54, nr 11

663-665

PL

Druty z technicznie czystego aluminium otrzymane "na zimno" w procesie wyciskania KOBO, podczas rozciągania charakteryzują się trzema rodzajami zachowań: 1 - szybką lokalizacją odkształcenia pogłębiającą się do postaci szyjki, 2 - odkształceniem typu Ludersa, 3 - monotonicznym przebiegiem. Odpowiadają one początkowi, środkowi i końcowi wyrobu. Pytania o powody wystąpienia oraz mechanizm ujawnionego zjawiska Ludersa, stały się inspiracją niniejszego artykułu.

EN

Wires made of technically pure aluminum obtained on the way of extrusion in "cold" conditions with KOBO method are characterized during tensile test by three types of behaviour: 1 - fast deformation localization getting more and more advanced towards a form of bottleneck, 2 - Luders type deformation, 3 - monotonic run. They correspond to the beginning, middle and the end of the product. The questions about the reasons why it is observed and what is the mechanism of revealed Luders phenomenon were the inspiration for making present study.

19

Wpływ sposobu odkształcania na strukturę, własności mechaniczne i stabilność cieplną cynku

Pieła K., Bochniak W., Korbel A., Ostachowski P., Błaż L.

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2009

|

R. 54, nr 6

356-361

PL

Produkowane na linii ciągłego odlewania i walcowania a następnie ciągnione druty z cynku o czystości 99,995 % charakteryzują się niskimi własnościami mechanicznymi. Wytrzymałość na rozciąganie zazwyczaj nie przekracza wartości 140 MPa. W odróżnieniu od tego wyrobu, druty wyciskane współbieżnie metodą KOBO ze stopniem przerobu lambda = 100 bez uprzedniego podgrzania wsadu, charakteryzują się dużą wytrzymałością na rozciąganie, bliską 180 MPa. Ponadto, własności mechaniczne nie ulegają zmianie wskutek wyżarzania w zakresie temperatur wyżarzania do ok. 250 stopni Celsjusza i mogą być dodatkowo zwiększone poprzez zgniot, do wartości przewyższającej 300 MPa (granica plastyczności Rm = 250 MPa). Wraz ze wzrostem własności wytrzymałościowych stwierdzono równocześnie wzrost wydłużenia z 7 % do ponad 25 %. Przeprowadzone w pracy badania strukturalne drutów otrzymanych metodą KOBO, w których uzyskano wielkość ziarn ok. 35 microm, dowodzą, że możliwe jest uzyskanie wyrobów z czystego cynku o wysokich i stabilnych własnościach mechanicznych. Uzyskane wyniki, jak również powadzone aktualnie badania sugerują, że o wymienionych właściwościach wyrobu w dużym stopniu decydują inne czynniki strukturalne niż ogólnie znane procesy prowadzące do rozdrobnienia ziarn (podziarn) lub wzrostu gęstości dyslokacji.

EN

In industrial conditions, zinc wires are produced on a line of continuous casting and rolling (Properzi type) and the final mechanical properties (tensile strength about 140 MPa) are obtained as a result of passing through a multi-die drawing system. On the other hand, as shown by the results of recently published studies, the flow stress even exceeding 200 MPa is possible for zinc in the form of nanocrystalline (grain around 11 nm). Unfortunately, nanocrystalline products are achievable only in a laboratory scale. Industrially efficient solution which overcome this limitation is the KOBO method, which consists of metal extrusion with cyclic torsion. Results of research carried out within the framework of this work show that the wires "cold" extruded by the KOBO method with the extrusion ratio of lambda = 100, are characterized by ultimate tensile stress (U.T.S.) close to 180 MPa that is stable up to 250 degrees of Celsius. In addition, the value of this parameter can be increased through plastic deformation to a level higher than 300 MPa (yield stress Y.S. = 250 MPa), with simultaneous increase of elongation from 7 % to over 25 %. The structural analysis of wires (grain size of about 35 mm) shows that high and stable mechanical properties of products from pure zinc obtained with KOBO method are neither determined by grains (subgrains) refinement nor high density of dislocations, but other structural elements.

20

Własności mechaniczne drutów aluminiowych otrzymanych metodą KOBO

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

Rudy i Metale Nieżelazne

|

2009

|

R. 54, nr 11

707-710

PL

Spośród kilku sposobów umożliwiających dużą deformację plastyczną (SPD) i ukierunkowanych na polepszenie własności użytkowych materiałów metalicznych, proces wyciskania z cyklicznym skręcaniem (metoda KOBO) posiada, obok walorów testu doświadczalnego, cechy procesu przemysłowego. W związku z tym, że wyroby wyciskane metodą KOBO mogą osiągać znaczne długości, rodzi się pytanie o ewentualne zróżnicowanie ich własności mechanicznych na początku i końcu, spowodowane odmiennymi warunkami odkształcania (malejąca siła wyciskania, zmieniająca się temperatura). Problem ten stanowił przedmiot badań przeprowadzonych na drutach z aluminium o technicznej czystości (99,7 %), otrzymanych "na zimno" czyli bez wstępnego nagrzewania, w procesie wyciskania metodą KOBO ze stopniem przerobu lambda = 100. Badania zostały skoncentrowane na ocenie możliwości uzyskania stałych własności mechanicznych na długości wyrobów oraz na określeniu wpływu temperatury wyciskania na ich stabilność. Uzyskane wyniki pozwalają na stwierdzenie, że utrzymanie siły wyciskania na stałym poziomie nawet przy zmieniającej się w trakcie procesu temperaturze pozwala na otrzymanie w wyrobie stabilnych na jego długości własnościach. Możliwość utrzymania siły i prędkości wyciskania na stałym poziomie zagwarantowana jest przez odpowiednie sterowanie parametrami wyciskania metodą KOBO w trakcie trwania procesu. W szczególności sterowanie częstością oscylacji matrycy i utrzymanie stałej siły wyciskania w trakcie całego procesu, przy stałej, zadanej prędkości wyciskania. Korelacja własności wyrobu z siłą wyciskania dowiodła możliwości zmiany w szerokim zakresie własności mechanicznych wyrobu i zapewnienia ich stałości na całej jego długości. Badania pokazały także, że własności te są stabilne termicznie to znaczy nie zmieniają się nawet po wyżarzeniu przy temperaturze 250 stopni Celsjusza (0,7 Tm).

EN

Among a few methods allowing to obtain severe plastic deformation (SPD) and oriented to improve usage properties of metallic materials the extrusion process with cyclic torsion (KOBO method) possesses, besides the characteristics of experimental test, the properties of industrial process. According to the fact that the products extruded with KOBO method may be of great length, a question arises about possible diversification its mechanical properties at the beginning and at the end caused by different deformation conditions (decreasing extrusion force, changing temperature). This problem was the object of research carried out on wires made of technically pure aluminum (99.7 %) obtained on the way of cold working i.e. without pre-heating in the process of KOBO method with processing degree of lambda = 100. The tests focused on evaluation if it is possible to obtain constant mechanical properties along the length of the product and on determination of the influence of the extrusion temperature on its stability. The results obtained allow to state that maintaining the extrusion force at constant level, even despite of the temperature change in the process, makes it possible to receive stable properties along the length of the product. The possibility of maintaining the force and rate of extrusion at constant level is guarantied by appropriate control of parameters of extrusion with KOBO method during the process. In particular the control of the die oscillation frequency and maintaining of extrusion force constant at given and constant extrusion rate. Correlation of product properties with extrusion force proved that it is possible to change mechanical properties within wide range and to assure their stability along whole length of the product as well. The research also showed that these properties are heat stable i.e. they do not change even after annealing at the temperature of 250 degrees of Celsius (0,7 Tm).