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.
Przedstawiono wyniki badań modelowych oraz przemysłowych, dotyczących wyciskania aluminium i jego stopów przez matryce wypukłe. Analizowano wpływ geometrii matrycy wypukłej na charakter płynięcia metalu, parametry siłowe oraz strukturę i własności wyrobów. Stwierdzono istotny wpływ kąta matrycy wypukłej na przebieg płynięcia wyciskanego metalu, obniżenie siły potrzebnej do wyciskania w porównaniu z wyciskaniem przez matryce płaskie oraz wyrównanie struktury i własności na przekroju wyciskanych wyrobów.
EN
Physical modelling and industrial tests on extrusion of aluminium and its alloys with the use of convex dies are described. Influence of the die geometry on the mode of metal flow, force parameters, structure and properties of product was investigated. Changes in the metal flow observed during extrusion through convex die, cause decreasing of the extrusion load and lead to more uniform structure and mechanical properties of extrudate.
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 pracy przedstawiono badania płynięcia materiału podczas wyciskania prętów małymi współczynnikami wydłużenia przez matryce o zmiennej geometrii. Podstawowym celem badań była próba określenia minimalnego stopnia odkształcenia mająca na celu zapewnienie określonej jednorodności odkształcenia w przekroju poprzecznym pręta. Badania przeprowadzono z użyciem dwukolorowej plasteliny jako materiału modelowego. Eksperyment został przeprowadzony na specjalnie do tego celu skonstruowanym urządzeniu. Wykorzystano matryce o różnej geometrii: matrycę stożkową o kącie α = 45º , matrycę płaską oraz matrycę wypukłą o kącie α = 105. Dla każdej matrycy stosowano trzy różne współczynniki wydłużenia λ równe 2, 4 i 8. Stwierdzono, że zmiana kąta matrycy wpływa bezpośrednio na sposób płynięcia materiału w kotlinie odkształcenia a przez to na stopień równomierności odkształcenia. przeprowadzono również badania na prętach ze stopu aluminium 7075 wyciskanych w warunkach przemysłowych z małym współczynnikiem wydłużenia. Badania te polegały na określeniu rozkładów twardości na przekroju poprzecznym wyciśniętych prętów. Wyniki te powiązano badaniami płynięcia przy użyciu materiału modelowego.
EN
In the work material flow was investigated during extrusion with low extrusion ratios and with the use of dies of different geometry. The main aim of the tests was to establish the influence of the extrusion ratio on level of uniformity of material deformation. The billets consisted of white and black plasticine layers were used in the direct extrusion on special equipment allowing for measuring of the extrusion force. Extrusion ratios of 2, 4 and 8 and three different dies were used: flat one, conical with the semi-angle equal to 45° and socalled convex die with die-angle 105°. It was found that die angle influences the mode of the material flow depending on the extrusion ratio used. The results permitted to obtain optimal die angle from the extrusion force point of view. In addition, the hardness tests were carried out on the extruded rods from the 7075 aluminium alloys. Distribution of the hardness on the extrudates of large cross section give the data on the level of uniformity of material flow during real extrusion process.
Przeprowadzono analizę symulacji komputerowej procesu wyciskania aluminium na gorąco za pomocą matrycy z przedkomorą. Badano wpływ geometrii komory wstępnej na rozkład naprężeń w odkształcanym materiale, rozkład prędkości cząstek metalu wpływającego do prześwitu matrycowego oraz parametry siłowe procesu. Poszukiwane były optymalne wymiary przedkomory, gwarantujące najbardziej jednorodne płynięcie metalu oraz najkorzystniejszy schemat naprężeń i największe odciążenie w rejonie paska kalibrującego matrycy. Próby laboratoryjne przeprowadzone na ołowiu wykazały zgodność obliczeń z danymi eksperymentalnymi w zakresie parametrów siłowych procesu.
EN
Analysis of hot aluminium extrusion with the use of pocket dies was performed. The influence of pocket geometry on the stress distribution, force parameters of the process and distribution of metal particle velocities in the die opening was also investigated. The optimal die configuration enabling the most uniform metal flow, beneficial state of stresses and possible the lowest die loading was searched. The results of calculation are in a good agreement with the experimental data.
Przedstawiono wyniki modelowania numerycznego procesu wyciskania współbieżnego przez matryce o różnej geometrii ze szczególnym uwzględnieniem matryc wypukłych. Wyniki doświadczeń przeprowadzonych na rzeczywistym materiale dotyczące sposobu płynięcia metalu w okolicy otworu matrycy zostały z dużą dokładnością potwierdzone na drodze modelowania numerycznego. Stwierdzono, że użycie matryc wypukłych podczas wyciskania zmienia rozkład naprężeń i odkształceń w strefie odkształcenia głównego na bardziej jednorodny niż w przypadku użycia matryc tradycyjnych. Można wyznaczyć optymalny kąt rozwarcia matrycy wypukłej gwarantujący dobre warunki płynięcia metalu.
EN
Numerical modelling of direct aluminium extrusion through the dies of different geometry with particular focus on the convex dies is presented. Results of calculation are in good accuracy with experiment. It was found that in case of convex dies the more uniform stress and strain distribution in the deformation zone is observed. The optimal die angle can be established leading to the best flow conditions.
Przedstawiono badania nad zastosowaniem szkła stopionego w charakterze smaru do procesu wyciskania na gorąco rur mosiężnych. Badania przeprowadzono na prasie współbieżnej o nacisku 25 MN przy użyciu przebijaka. Użyto w tym celu niskotopliwego szkła ołowiowego w postaci proszku, którym posypywano pobocznicę wlewka lub jego powierzchnię czołową. Zastosowanie tego środka smarnego przyczyniło się do znacznego spadku siły wyciskania w stosunku do wyciskania tradycyjnego. Nadmiar szkła na powierzchni wlewka może przyczynić się do powstawania wad powierzchniowych prasówki.
EN
The application of glass lubricant to hot extrusion of brass tubes was investigated in the work. The tests were carried out on the 25 MN direct press with the use of a mandrel. A lead glass having very low melting point was used as a lubricant. The side face or front face of the preheated billed have been covered with atomized glass just before extrusion. The application of this type of lubricant resulted in noticeable decrease of the extrusion force in comparison with conventional extrusion. Too large amount of glass is not advisable since it may get into the product as surface defects.
Przeprowadzono fizyczne i numeryczne modelowanie płynięcia metalu przez matryce z przedkomorą w procesie wyciskania profili pełnych o zróżnicowanej grubości ścianek. Do modelowania fizycznego użyto plasteliny, w obliczeniach numerycznych wykorzystano program bazujący na metodzie elementów skończonych (MES). Celem badań było określenie wpływu geometrii przedkomory na sposób płynięcia i rozkład prędkości cząstek metalu w prześwicie matrycowym. Uzyskane wyniki potwierdziły korzystny wpływ zastosowania pewnych wariantów przedkomory na charakter płynięcia i w konsekwencji na równomierność wpływu metalu z otworu matrycy. Pozwoliło to na ocenę różnych kryteriów doboru geometrii przedkomory dla tego rodzaju profili.
EN
Physical and numerical analysis of metal flow through pre-chamber dies during extrusion of solid sections with different wall thickness were carried out. The plasticine was utilised in physical modelling and FE method (FEM) was used in numerical calculations of the extrusion process. The main aim of this research was to understand how pre-chamber geometry affects the metal flow in the case of solid sections with different wall thickness. The results of investigations confirmed the beneficial influence of certain pre-chamber configurations on the uniformity of metal flow and consequently on the metal exit speed.
W artykule analizowano własności mechaniczne i strukturę prętów o dużych przekrojach ze stopów aluminium wyciskanych z małymi współczynnikami wydłużenia. Podstawowym celem badań była próba określenia wpływu stopnia odkształcenia na strukturę materiału oraz rozkład i poziom własności mechanicznych w wyciskanych wyrobach. Badania przeprowadzono dla dwóch różnych materiałów, wyciskanych współbieżnie z różnymi współczynnikami wydłużenia. Wyciskano pręty okrągłe z aluminium 1050A oraz pręty o przekroju kwadratowym z trudnoodkształcalnego stopu 2017A. W zakresie współczynników wydłużenia mniejszych niż 10, strefa gruboziarnista w wyciskanych prętach powiększa się ze zwiększeniem stopnia odkształcenia. Stwierdzono, że zastosowanie małych współczynników wydłużenia wpływa niekorzystnie na zróżnicowanie własności mechanicznych na przekroju poprzecznym gotowego wyrobu. Porównując pręty z Al oraz pręty ze stopu aluminium 2017A możemy zauważyć różnicę w poziomie własności mechanicznych w różnych obszarach na przekroju wyrobów. W przypadku czystego aluminium poziom własności jest wyższy w wewnętrznych obszarach wyrobów. Pręty ze stopu 2017A wykazują spadek poziomu własności mechanicznych w obszarach wewnętrznych w stosunku do warstwy zewnętrznej.
EN
In the work mechanical properties and structure of rods of large cross-section from aluminium alloys extruded with low extrusion ratio was analyzed. The main aim of the research was to investigate influence of low extrusion ratio on macrostructure and variation of mechanical properties in cross-section of extruded products. Aluminium 1050A and hard deformble 2017A alloy were directly extruded in industrial experiments. Special attention was paid to analysis of macrostructure of the materials revealing peripheral large grain layer. It was found that disadvantageous mode of the metal flow and non-uniform distribution of mechanical properties occurred while extruding with low extrusion ratio. Moreover, in case of the 1050 alloy the higher values of material strength existed in the inner part of the rods, compared to the outer layer. This phenomenon is in contrast to the rods from 2017A alloy.
Dokonano analizy procesów wyciskania współbieżnego kształtowników pełnych i pustych pod kątem minimalizacji parametrów siłowych wyciskania. Rozważaniami objęto wszystkie czynniki wpływające na przebieg charakterystyk siłowych wyciskania. W konkluzji stwierdzono, że w przypadku, kiedy zaprojektujemy optymalną konstrukcję narzędzi oraz ustalimy najkorzystniejsze warunki temperaturowe ich pracy, wówczas jedynym parametrem decydującym o minimalizacji siły wyciskania jest temperatura wyciskania (nagrzewanie wlewków do wyciskania). Jakościowe rozważania zmierzające do określenia warunków wyciskania, przy których osiągniemy niską siłę wyciskania zostały poparte wyznaczeniem numerycznych charakterystyk siłowych wyciskania na drodze modelowania matematycznego wykorzystującego metodę elementów skończonych, dla przypadku wyciskania współbieżnego na gorąco prętów ze stopu aluminium 2017.
EN
In the work an analysis of direct extrusion of hollow and solid profiles in respect of minimalization of force parameters was made. All the factors affecting course of the force characteristics were taken into consideration. In conclusion it was stated, that in case when the optimal die design and the most favourable work temperature of the die are evaluated, the only parameter deciding on minimalization of extrusion load is heating temperature of the billet. Qualitative discussion leading to evaluating minimal extrusion load was supported by numerical modelling of the force characteristicsof extrusion in case of direct extrusion od roads from 2017 aluminium alloy
W artykule przeanalizowano możliwości podwyższenia prędkości wypływu kształtowników wyciskanych z trudnoodkształcalnych stopów aluminium, ze szczególnym uwzględnieniem wyciskania w temperaturach bliskich temperatury topnienia. Analizując warunki temperaturowe i stan naprężenia w prześwicie matrycowym zaproponowano dwa rozwiązania umożliwiające wzrost prędkości wypływu podczas wyciskania. Rozwiązanie 1 polega na podwyższeniu własności wytrzymałościowych wyciskanych stopów w temperaturach bliskich Ts poprzez odpowiedni dodatek stopowy. Rozwiązanie 2 sprowadza się do przechłodzenia warstwy wierzchniej formowanego kształtownika na pasku kalibrującym matrycy.
EN
In the work the possibility of increasing of extrusion exit speed for hard deformable aluminium alloys is analysed, especially at temperatures close to alloy melting temperature. Based on temperature conditions and the state of stresses within the die orifice, two solution allowing for increasing the metal exit speed were proposed. The first solution is based on the increasing of strength properties of an extrusion metal at temperatures close to the melting temperature of the metal by proper alloys addition. The second one is based on cooling of the surface of the extrusion profile on the die land.
Przeprowadzono obliczenia numeryczne metodą elementów skończonych (MES) oraz badania eksperymentalne procesu wyciskania współbieżnego prętów okrągłych o różnym przekroju poprzecznym. Materiałem przyjętym do badań było aluminium gatunku 1050A, które poddano wyciskaniu w zakresie małych współczynników wydłużenia. Celem pracy była analiza sposobu płynięcia materiału w przekroju poprzecznym wyrobów wyciskanych z małym stopniem odkształcenia. Przeprowadzone wcześniej badania dla aluminium gatunku 1050A dotyczyły w głównej mierze obserwacji strukturalnych. W celu poszerzenia spektrum wyników dotyczących oddziaływania charakteru płynięcia metalu na budowę strukturalną dokonano analizy numerycznej wyciskania prętów w szerokim zakresie współczynników wydłużenia. Skorelowanie obrazu płynięcia z rozkładami prędkości, intensywności odkształcenia i temperatury dostarczyło szeregu ważnych informacji dotyczących sposobu płynięcia materiału, który rzutuje na jakość uzyskanego wyrobu. Poddając analizie uzyskane wyniki badań płynięcia oraz przeprowadzone obliczenia numeryczne dotyczące wyrobów wyciskanych z małym współczynnikiem wydłużenia stwierdzono duży wpływ stopnia odkształcenia na sposób płynięcia, strukturę i poziom własności mechanicznych gotowych wyrobów.
EN
In the article the results of numerical simulations based on the finite element method (FEM) and experiments concerning extrusion of 1050A aluminium rods are presented. The aim of the work was to investigate the influence of the material flow, strain and temperature distributions across the billet and extrudate on a product quality. Flow of the material was analysed on the basis of macrostructure observation in both extruded billet and the extrudate. The mode of the metal flow was next compared with distribution of mechanical properties on the extrudate cross-section. The results of numerical and structural investigations have shown that the extrusion ratio has a strong impact on both the material flow during the process and on qulity of the product.
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.
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.
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.
W pracy po zdefiniowaniu kształtu narzędzi do wyciskania oraz wad wyrobów podjęto próbę powiązania wybranych wad wyrobów z kształtem stosowanych narzędzi. Szczególny nacisk położono na skrzywienia i skręcenia kształtowników pełnych oraz jakość zgrzewów w przypadku wyciskania kształtowników pustych przez matryce mostkowe. Badania dotyczyły wyciskania na gorąco aluminium i jego stopów. Zastosowanie matryc z przedkomorami pozwoliło istotnie ograniczyć skrzywienie i skręcenie kształtowników wyciskanych. Udowodniono, że lokalne zintensyfikowanie płynięcia w pobliżu komór zgrzewania, polepszające jakość zgrzewu, można zrealizować nie tylko za pomocą zastosowania odpowiedniego kształtu mostka, ale także odpowiedniego kształtu powierzchni czołowej wkładki matrycowej, usytuowanej pod mostkiem.
EN
In the work the shape of tools and extrusion defects were defined and the attempt at finding the connection between them was undertaken. Distortions and twists of the solid sections and the quality of welds in the hollow sections extruded through the porthole dies were especially emphasised. The investigations were performed for the hot extruded sections from aluminium and its alloys. The use of the pocket dies reduced significantly distortions and twists of extruded sections. It was proved, that the local intensification of the metal flow in the vicinity of the welding chamber, that improves the quality of welds, can be achieved by the proper design of both the bridge and the face of the die insert, located under the bridge.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.