Журналы →  Цветные металлы →  2024 →  №4 →  Назад

Металлообработка
Название Анализ температуры и напряженно-деформированного состояния сплава 01570 при радиально-сдвиговой прокатке методом моделирования
DOI 10.17580/tsm.2024.04.11
Автор Нгуен С. З., Гамин Ю. В., Акопян Т. К.
Информация об авторе

Вьетнамский государственный технический университет им. Ле Куй Дона, Ханой, Вьетнам

С. З. Нгуен, преподаватель кафедры обработки металлов давлением, эл. почта: xuandiep0307@gmail.com

 

Национальный исследовательский технологический университет МИСИС, Москва, Россия

Ю. В. Гамин, доцент кафедры обработки металлов давлением, канд. техн. наук

 

Национальный исследовательский технологический университет МИСИС, Москва, Россия1 ; Московский политехнический университет, Москва, Россия2

Т. К. Акопян, старший научный сотрудник кафедры обработки металлов давлением1, доцент кафедры материаловедения2, канд. техн. наук

Реферат

Исследован процесс горячей радиально-сдвиговой прокатки алюминиевого сплава 01570 с использованием программы моделирования QForm. Процесс прокатки осуществляли при температурах 250, 300 и 400 oC в четыре прохода из исходной заготовки диаметром 42 мм с коэффициентами вытяжки за проход 1,92; 1,67; 1,99 и 1,47 соответственно. Анализ температуры в очаге деформации в процессе прокатки показал, что интенсивность теплового эффекта деформации неравномерна, что приводит к градиенту температуры по поперечному сечению заготовки. Ближе к поверхности заготовки температура материала выше, чем в центральной зоне. Самая высокая температура в этой зоне в соответствующих проходах прокатки составляет 427, 405, 381 и 364 oC. В результате тепловой эффект при прокатке приводит к более высокой температуре заготовки на выходе, чем исходная. Изучение скорости деформации и накопленной деформации также показало, что процесс деформации у поверхности заготовки происходит более интенсивно, чем в центральной зоне. При расчете уровня сжимающих напряжений (stress triaxiality) получено, что в каждом проходе в зоне поверхности минимальные значения составляют –3,17; –2,76; –2,76; –2,82, а максимальные значения в центральной зоне — 0,56; 0,64; 0,74; 0,94. Экспериментально установлено, что такие режимы деформации обеспечивают получение прутков из сплава 01570 без дефектов. Результаты эксперимен тов показали, что деформация методом радиально-сдвиговой прокатки приводит к упрочнению материала и градиентному формированию твердости по сечению. Твердость в поперечном сечении заготовки постепенно увеличивается от 98 ± 3 до 116 ± 3 HV в направлении от центральной зоны до поверхности. 

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект № 21-79-00144).

Ключевые слова Алюминий, сплав 01570, Al – Mg – Sc, радиально-сдвиговая прокатка, конечно-элементный метод, напряженно-деформированное состояние, температура, твердость
Библиографический список

1. Белецкий В. М., Кривов Г. А. Алюминиевые сплавы (состав, свойства, технология, применение). Справочник / под общ. ред. академика И. Н. Фриндляндера. — Киев : КОМИНТЕХ, 2005. — 365 с.
2. Филатов Ю. А., Елагин В. И., Захаров В. В. Алюминиевые сплавы, легированные скандием // Металлургия машиностроения. 2005. № 4. С. 10–15.
3. Han X., Wang S., Wei B., Pan S. et al. Influence of Sc addition on precipitation behavior and properties of Al – Cu – Mg alloy // Acta Metallurgica Sinica (English Letters). 2022. Vol. 35, Iss. 6. P. 948–960.
4. Williams J. C., Starke E. A. Progress in structural materials for aerospace systems // Acta Materialia. 2003. Vol. 51, Iss. 19. P. 5775–5799. DOI: 10.1016/J.ACTAMAT.2003.08.023
5. Филатов Ю. А. Алюминиевые сплавы Al – Mg – Sc для космической техники // Технология легких сплавов. 2013. № 4. С. 61–65.
6. Gamin Yu. V., Galkin S. P., Nguyen X. D., Akopyan T. K. Analysis of temperature-deformation conditions for rolling aluminum alloy Al – Mg – Sc based on FEM modeling // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2022. Vol. 63. P. 417–425. DOI: 10.3103/S1067821222040071
7. Jingyu Jianga, Feng Jiang, Menghan Zhang. Dynamic recrystallization and precipitation in an Al – Mg – Sc alloy: effect of strain rate // Journal of Materials Research and Technology. 2022. Vol. 19. P. 1444–1456. DOI: 10.1016/j.jmrt.2022.05.132
8. Xie J., Chen X. P., Cao Y., Huang G. J., Liu Q. Microstructure and mechanical properties in Al – Mg – Sc alloy induced by hetero-deformation // Materials Characterization. 2022. Vol. 183. 111622. DOI: 10.1016/j.matchar.2021.111622
9. Добаткин С. В., Захаров В. В., Перевезенцев В. Н., Ростова Т. Д. и др. Механические свойства субмикрокристаллических сплавов Al – Mg (АМГ6) и Al – Mg – Sc (01570) // Технология легких сплавов. 2010. № 1. С. 74–84.
10. Gamin Yu. V., Muñoz Bolañosab J. A., Aleschenko A. S., Komissarov A. A. et al. Influence of the radial-shear rolling (RSR) process on the microstructure, electrical conductivity and mechanical properties of a Cu – Ni – Cr – Si alloy // Materials Science and Engineering: A. 2021. Vol. 822. 141676. DOI: 10.1016/j.msea.2021.141676
11. Бронз А. В., Ефремов В. И., Плотников А. Д., Чернявский А. Г. Сплав 1570С — материал для герметичных конструкций перспективных многоразовых изделий РКК «Энергия» // Космическая техника и технологии. 2014. № 4 (7). С. 62–67.
12. Gamin Yu. V., Koshmin A. N., Kin T. Yu., Aleshchenko A. S. Comparative analysis of stress-strain state of bars from aluminum alloys A2024 and A7075 processed by RSR based on FEM modeling // Materials Today: Proceedings. 2021. Vol. 46, Part 17. P. 8138–8142. DOI: 10.1016/j.matpr.2021.03.106
13. Dema R. R., Shapovalov A. N., Alontsev V. V., Kalugina O. B. Computer simulation and research of the hot rolling process in DEFORM-3D // Materials Today: Proceedings. 2019. Vol. 19, Part 5. P. 2312–2315. DOI: 10.1016/j.matpr.2019.07.677
14. Arjun R. Jagadish, Amram Pereira, Alisha Thorat, Pankaj Kumar. Finite element simulation of liquid nitrogen temperature rolling of marine grade aluminium alloy 5754 // Materials Today: Proceedings. 2022. Vol. 62 (10). P. 5861–5866. DOI: 10.1016/j.matpr.2022.04.618
15. Akopyan T. K., Gamin Y. V., Galkin S. P., Prosviryakov A. S. et al. Radial-shear rolling of high-strength aluminum alloys: Finite element simulation and analysis of microstructure and mechanical properties // Materials Science and Engineering: A. 2020. Vol. 786. 139424. DOI: 10.1016/j.msea.2020.139424
16. Rui Zhao, Weitao Jia, Lifeng Ma, Fangkun Ning et al. Transverse microstructural evolution and its cellular automata simulation during hot rolling of AZ31 alloy wide-width plate // Materials Today: Communications. 2022. Vol. 32. 104097. DOI: 10.1016/j.mtcomm.2022.104097
17. Власов А. В., Стебунов С. А., Евсюков С. А., Биба Н. В., Шитиков А. А. Конечно-элементное моделирование технологических процессов ковки и объемной штамповки : учебное пособие. — М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2019. — 384 с.
18. Yamane K., Shimoda K., Kuroda K., Kajikawa S., Kuboki T. A new ductile fracture criterion for skew rolling and its application to evaluate the effect of number of rolls // Journal of Materials Processing Technology. 2020. Vol. 291. 116989. DOI: 10.1016/j.imatprotec.2020.116989
19. Zbigniew Pater, Janusz Tomczak, Tomasz Bulzak, Łukasz Wójcik, Skripalenko M. M. Prediction of ductile fracture in skew rolling processes // International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2021. Vol. 163. 103706. DOI: 10.1016/j.ijmachtools.2021.103706
20. Galkin S. P., Stebunov S. A., Aleschenko A. S. et al. Simulation and Experimental Evaluation of Circumferential Fracture Conditions in Hot Radial–Shear Rolling // Metallurgist. 2020 Vol. 64. P. 233–241. DOI: 10.1007/s11015-020-00988-9
21. Booth-Morrison C., Dunand D. C., Seidman D. N. Coarsening resistance at 400 оC of precipitation-strengthened Al – Zr – Sc – Er alloys // Acta Materialia. 2011. Т. 59, № 18. Р. 7029–7042. DOI: 10.1016/j.actamat.2011.07.057

Language of full-text русский
Полный текст статьи Получить
Назад