Development of technologies for hot pressing of rods made from 7075 aluminum alloy on a radialshear mill of a new design – numerical modeling
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.214919Ключові слова:
aluminum alloy, mathematical modeling, Avrami equations, physical modeling, recrystallization, microstructureАнотація
The paper proposes a radial shear mill (RSM) of a new design, which allows manufacturing metal rods of small diameters or wires with a fine-grained structure. The paper presents the results of modeling the evolution of the structure during hot rolling-pressing of aluminum alloy 7075 on the RSM. Mathematical modeling of the technological process was carried out using the MSC.SuperForge, and the empirical Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov equation was used to predict the passage of softening processes. Due to the absence of the coefficients of the Avrami equation, a series of experiments on physical modeling of the rolling-pressing technological process were conducted on an STD 812 torsion rheometer. The experiments were conducted at the temperature range of 250–450 ℃ and a strain rate of 1.0–20 s-1. By using physical modeling, it was proved that during processing on the RSM, it is necessary to develop a torsional deformation over the entire section of the workpiece, which leads to effective refinement of the structure. The derived formulas and simulation modeling of the obtained values of the stress-strain state (SSS) were used to simulate the technology of the combined process. Moreover, rational temperature-rate conditions were determined to deform the workpiece on the RSM. It was proved by mathematical modeling that shear deformations develop along the entire section of the workpiece during processing on the RSM, which leads to effective refinement of the structure and the formation of a fine-grained structure in the rods, i. e. products of the required quality are manufacturedПосилання
- Teterin, P. K. (2001). The theory of helical rolling. Moscow: Metallurgy. 368.
- Galkin, S. P., Kharitonov, E. A., Mikhailov, V. K. (2003). Reversible radial shear rolling. Essence, opportunities, advantages. Research methods. Titanium, 1, 39–43.
- Bitkov, V. V. (2004). Technology and machines for the production of wire. Ekaterinburg: Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, 343.
- Kharitonov, V. A., Manyakin, A. Yu., Chukin, M. V. et al. (2011). Improvement of deformation and tool modes when drawing round wire. Magnitogorsk: Magnitogorsk State Technical University named after G.I. Nosov, 174.
- Kharitonov, V. A., Usanov, M. Yu. (2012). Model of the formation of a nanostructure in a high-carbon wire in the process of radial-shear broaching. Physical and chemical aspects of studying clusters, nanostructures and nanomaterials. Interuniversity collection of scientific papers, 4, 309–313.
- Usanov, M. Yu. (2018). Improvement of the technology of manufacturing carbon wire based on increasing the efficiency of deformation modes of drawing. Magnitogorsk, 178.
- Chukin, M. V., Chukin, A. G., Korchunov, M. A. Polyakova, D. G. (2010). Continuous deformation method of forming an ultrafine-grained structure of steel wire. Steel, 6, 96–98.
- Korchunov, A. G., Chukin, M. V., Polyakova, M. A., Emaleeva, D. G. (2011). Principles of designing a continuous method for obtaining steel wire with an ultrafine-grained structure. Vestnik MGTU named after G.I. Nosov, 1, 43–46.
- Ko, Y. G., Namgung, S., Shin, D. H., Son, I. H., Rhee, K. H., Lee, D.-L. (2010). Spheroidization of medium carbon steel fabricated by continuous shear drawing. Journal of Materials Science, 45 (17), 4866–4870. doi: https://doi.org/10.1007/s10853-010-4587-0
- Nekrasova, E. O., Kharitonov, V. A. (2013). The use of computer modeling to analyze the process of screw broaching of a billet from high-carbon steel. Procurement production in mechanical engineering, 10, 44–47.
- Nekrasova, E. O., Kharitonov, V. A. (2014). Possibilities of using a screw broach in the production of high-carbon steel wire with a fine structure. Letters on materials, 4 (1), 25–27.
- Raab, A. G. (2018). Development of a process for the manufacture of wire from low-carbon steel of increased strength and wear resistance by the combined method of drawing with a shift. Magnitogorsk, 16.
- Pashinskaya, E., Zavdoveev, A., Varyukhin, V. et. al. (2015). Drawing with shear as an effective method of the control of the structure and the properties for low-carbon steel. Physics and technology of high pressure, 25 (3-4), 47–59.
- Maksakova, A. A., Olshanetsky, V. E., Pashinskaya, E. G. et. al. (2014). Features of the structure and properties of the wire depending on the degree of deformation during drawing with a shift. New materials and technologies in metallurgy and mechanical engineering, 2, 26–29.
- Manyakin, A. Yu. (2006). Improving the efficiency of technological processes for the production of wire based on improving the deformation modes of drawing. Magnitogorsk, 18.
- Kharitonov, V. A., Manyakin, A. Yu. (2001). On the applicability of the process of radial-shear deformation in the production of round wire. Effective technologies for the production of hardware. Magnitogorsk: MSTU, 50–55.
- Kharitonov, V. A., Korchunov, A. G., Andreev, V. V. (2006). The use of radial-shear broaching in the production of calibrated coil metal. Blank production in mechanical engineering, 11, 34–36.
- Galkin, S. P., Romantsev, B. A., Kharitonov, E. A. (2015). Realization of the innovative potential of the universal method of RSR. Ferrous metals, 1, 31–38.
- Filippini, S. A., Ammerling, W. J. (2008). Further developments in wire rod and bar production using the 3-roll technology. Proc. AISTech. Pittsburgh, 2, 5–8.
- Mashekov, S. A., Nurtazaev, A. E., Mashekova, A. S., Nugman, E. Z., Angarbekov, U. D., Bekbosynova, B. A. (2019). Automated control system of the radial-shear press mechanism of a new design. Scientific research of the SCO countries: synergy and integration. Materials of the International Conference. Beijing, 174–182.
- Lopatin, N. V., Maradudina, O. N., Dyakonov, G. S. (2011). Analysis of the structure formation and properties of the VT6 alloy during upsetting of the symmetrically truncated conical billets. Russian Journal of Non-Ferrous Metals, 52 (1), 33–38. doi: https://doi.org/10.3103/s1067821211010147
- Jonsson, M. (2006). An Investigation of Different Strategies for Thermo-mechanical Rolling of Structural Steel Heavy Plates. ISIJ International, 46 (8), 1192–1199. doi: https://doi.org/10.2355/isijinternational.46.1192
- Grosman, F., Hadasik, E. (2005). Technologiczna plastyczność metali. Badania plastometryczne. Gliwice, 11–12.
- Wouters, P., Verlinden, B., McQueen, H. J., Aernoudt, E., Delaey, L., Cauwenberg, S. (1990). Effect of homogenization and precipitation treatments on the hot workability of an aluminium alloy AA2024. Materials Science and Engineering: A, 123 (2), 239–245. doi: https://doi.org/10.1016/0921-5093(90)90289-f
- Verlinden, B., Wouters, P., McQueen, H. J., Aernoudt, E., Delaey, L., Cauwenberg, S. (1990). Effect of different homogenization treatments on the hot workability of aluminium alloy AA2024. Materials Science and Engineering: A, 123 (2), 229–237. doi: https://doi.org/10.1016/0921-5093(90)90288-e
- Soldatkin, A., Golenkov, Yu. et. al. (2000). MSC. SuperForge program as one of the elements of the system of virtual production and product quality management. CAD and Graphics, 7, 11–13.
- Bernstein, M. L., Dobatkin, S. V., Kaputkina, L. M., Prokoshkin, S. D. (1989). Hot deformation diagrams, structure and properties of steel. Moscow: Metallurgy, 544.
- Haghdadi, N., Cizek, P., Beladi, H., Hodgson, P. D. (2017). A novel high-strain-rate ferrite dynamic softening mechanism facilitated by the interphase in the austenite/ferrite microstructure. Acta Materialia, 126, 44–57. doi: https://doi.org/10.1016/j.actamat.2016.12.045
- Liu, C. M., Jiang, S. N., Zhang, X. M. (2005). Continuous dynamic recrystallization and discontinuous dynamic recrystallization in 99.99% polycrystalline aluminum during hot compression. Trans. Nonferrous Met. Soc., 15, 82–86.
- Dyja, H., Tussupkaliyeva, E., Bajor, T., Laber, K. (2017). Physical Modeling of Plastic Working Conditions for Rods of 7xxx Series Aluminum Alloys. Archives of Metallurgy and Materials, 62 (2), 515–521. doi: https://doi.org/10.1515/amm-2017-0076
- Yi, Y., Fu, X., Cui, J., Chen, H. (2008). Prediction of grain size for large-sized aluminium alloy 7050 forging during hot forming. Journal of Central South University of Technology, 15 (1), 1–5. doi: https://doi.org/10.1007/s11771-008-0001-3
- Huang, C.-Q., Deng, J., Wang, S.-X., Liu, L. (2017). An Investigation on the Softening Mechanism of 5754 Aluminum Alloy during Multistage Hot Deformation. Metals, 7 (4), 107. doi: https://doi.org/10.3390/met7040107
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 Serik Mashekov, Aigerim Mashekova, Sembayev Nurbolat, Yerik Nugman, Aimangul Sekerbek, Symbat Akparova
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.