Teoretyczna analiza procesu akumulacyjnego walcowania pakietowego wielowarstwowego materiału Al-Mg-Al

• Autorzy: Wierzba, A. , Mróz, S. , Stefanik, A. , Szota, P.

Warianty tytułu

EN

Theoretical analysis of the ARB process of the multilayer material Al-Mg-Al

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Głównym celem niniejszej pracy było określenie wpływu asymetrii prędkości obrotowych walców na aktywację dodatkowych pasm ścinania w wielowarstwowym materiale Al-Mg-Al otrzymanym metodą ARB. W pracy przeprowadzono teoretyczną analizę rozkładu składowej prędkości płynięcia w kierunku walcowania vz, naprężeń stycznych τyz na przekroju wzdłużnym walcowanego pasma oraz rozkładu temperatury dla walcowania klasyczną oraz zmodyfikowaną metodą ARB. Modyfikacja metody ARB polegała na zastosowaniu asymetrii prędkości obrotowych walców w pierwszym przepuście. W kolejnych przepustach proces był symetryczny. Stąd też obliczenia numeryczne wykonano tylko dla pierwszego przepustu. W pracy do modelowania numerycznego procesu walcowania wielowarstwowego materiału Al-Mg-Al zastosowano program komputerowy Forge2011®. Uzyskane wyniki badań teoretycznych potwierdziły, że zastosowanie zmodyfikowanej metody ARB powoduje zwiększenie długości obszaru będącego pod oddziaływaniem ściskających naprężeń stycznych τyz oraz wzrost ich wartości. Ponadto wykazano, że wraz ze zwiększeniem wprowadzonego współczynnika asymetrii prędkości walcowania av zmienia się schemat plastycznego płynięcia wielowarstwowego materiału Al-Mg-Al.

EN

The main objective of this study was to determine the effect of roll rotary speed asymmetry on the activation of additional shear bands in multi-layered Al-Mg-Al material produced by the ARB method. A theoretical analysis of the distribution of the component of flow veloci-ty in the rolling direction, vz, and tangential stresses, τyz, on the longitudinal section of the rolled band, and the distribution of temperature for rolling by the classic method and the modified ARB method has been made in the study. The modification of the ARB method involved the application of an asymmetry of roll rotational speed in the first pass. In the next passes ARB process was symmetrical. Thus, only for the first pass a numerical modelling of the ARB process was carried out. For numerical modelling of the Al-Mg-Al multilayered material rolling process, the Forge2011® computer program was employed in the study. The obtained results of the theoretical study have confirmed that the use of the modified ARB method results in an increase in the length of the region affected by the tangential stresses, τyz, and an increase in their magnitude. It has also been demonstrated that with the increase in the applied rolling speed asymmetry factor, av, the mode of the plastic flow of the Al-Mg-Al multilayered material changes.

Słowa kluczowe

PL

akumulacyjne walcowanie pakietowe; walcowanie asymetryczne; materiały wielowarstwowe; MES; modelowanie numeryczne

EN

ARB process; asymmetry rolling; multi layer materials; FEM; numerical modelling

• Czasopismo: Hutnik, Wiadomości Hutnicze
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 85, nr 1
• Strony: 15--20
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wierzba, A.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Produkcji i Technologii Materiałów, al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa

autor

Mróz, S.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Produkcji i Technologii Materiałów, al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa

autor

Stefanik, A.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Produkcji i Technologii Materiałów, al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa,

autor

Szota, P.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Produkcji i Technologii Materiałów, al. Armii Krajowej 19, 42-200 Częstochowa

Bibliografia

• [1] Valiev Ruslan Z., Terence G. Langdon. 2006. Principles of equal-channel angular pressing as a processing tool for grain refinement. Progress in Materials Science 51(7) : 881-981.
• [2] Langdon Terence G., Minoru Furukawa, Minoru Nemoto, Zenji Horita. 2000. Using equal-channel angular pressing for refining grain size. JOM 52(4) : 30–33.
• [3] Łyszkowski Radosław, Tomasz Czujko, Robert A. Varin. 2017. Multi-axial forging of Fe3Al-base intermetallic alloy and its mechanical properties. Journal of Materials Science 52(5) : 2902–2914.
• [4] Ram Prabhu. 2015. Isothermal Multi-Axial Forging Characteristics of Mg-3%Al-1%Zn Alloy for Aerospace Structural Applications. Journal of Engineering and Technology 4(3) : 6-11.
• [5] Shibayan Roy and others. 2012. Accumulative roll bonding of aluminum alloys 2219/5086 laminates: Microstructural evolution and tensile properties. Materials & Design (1980-2015) 36 : 529-539.
• [6] Toroghinejad Mohammad Reza, Fakhreddin Ashrafizadeh, Roohollah Jamaati. 2013. On the use of accumulative roll bonding process to develop nanostructured aluminum alloy 5083. Materials Science and Engineering: A 561(20) : 145-151.
• [7] Wierzba Arkadiusz, Sebastian Mróz, Piotr Szota, Andrzej Stefanik, Renata Mola. 2015. The influence of the asymmetric ARB process on the properties of Al-Mg-Al multi-layer sheets. Archives of Metallurgy and Materials 60(4) : 2821-2825.
• [8] Lee Seong-Hee, Tetsuo Sakai, Dong Hyuk Shin. 2003. Fabrication of Ultrafine Grained Aluminum by Differential Speed Accumulative Roll-Bonding (ARB) Process. Materials Transactions 44(7) : 1382-1385.
• [9] Huang Xinsheng, Kazutaka Suzuki, Akira Watazu, Ichinori Shigematsu, Naobumi Saito. 2008. Mechanical properties of Mg–Al–Zn alloy with a tilted basal texture obtained by differential speed rolling. Materials Science and Engineering A 488(1-2) : 214–220.
• [10] Wroński Marcin, Wierzbanowski Krzysztof, Wroński Sebastian, Bacroix Brigitte, Lipinski Paul, 2017, Experimental and finite element analysis of asymmetric rolling of 6061 aluminum alloy using two-scale elasto-plastic constitutive relation, Archives of Metallurgy and Materials 62(4) : 1991-1999.
• [11] Mendes Anibal, Timokhina Ilana, Molotnikov Andrey, Hodgson Peter D., Lapovok Rimma, 2017, Role of shear in interface formation of aluminium-steel multilayered composite sheets, Materials Science & Engineering.
• [12] Nakamachi Eiji, Kuramae Hiroyuki, Sakamoto Hidetoshi, Morimoto Hideo, 2010. Process metallurgy design of aluminum alloy sheet rolling by using two-scale finite element analysis and optimization algorithm, Journal of Mechanical Sciences, 52: 146–157.
• [13] Wusatowski Zygmunt. 1960. Podstawy Walcowania. Katowice: WGH.
• [14] Dyja Henryk; Aleksander Gałkin; Marcin Knapiński. 2010. Reologia metali odkształcanych plastycznie. Częstochowa: Wyd. Politechniki Częstochowskiej.
• [15] Hensel Arno, Thilo Spittel. 1979. Kraft und Arbeitsbedarf Bildsomer Formgeburgs Verfahren. Lipsk: VEB Deutscher Verlang für Grundstoffindustrie.
• [16] Norton Frederick Harwood. 1929. Creep of steel at high temperature. New York : McGraw Hill.
• [17] Hoff Nicholas John. The analysis of structures, based on the minimal principles and the principle of virtual displacements. 1956. New York : Wiley.
• [18] Forge 3® Reference Guide Relese 6.2, Spohia- Antipolis, November 2002.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).

Identyfikatory

DOI

10.15199/24.2018.1.4