Określenie warunków kształtowania objętościowego stopów Mg-Al-Zn na ciepło

Abstract

In the work problems concerning bulk forming of magnesium alloys in a process of forging in warm-working temperature (about 200 ºC), which is below conventional forging regime for these alloys are addressed. On a basis of state of knowledge, as well as current technological level of precision forging techniques a thesis was assumed, which says that if appropriate process conditions and preparation forging billet are provided, it is possible to obtain plasticity allowing forging Mg-Al-Zn alloys in complex forging processes, both in warm- and hot-working temperature regime. In order to determine process conditions allowing forging in lower temperatures, a series experiments were conducted, including: impression-die forging of as-cast material, preliminary forming and determination microstructure and hardness dependence on reduction ratio in direct extrusion process, estimation of flow curves, friction factor and deformation limit in compression tests. Finally, tests of closed-die forging of as-cast and as-extruded stock were carried out, using low and high-speed equipment with floating die. Final properties of the alloys were estimated based on microstructure examination and changes in hardness of extruded bard and obtained forgings. For interpretation of properties and localization of defects in forged details numerically estimated fields of effective strain and stress, and indicators of state of stress were used.

Praca obejmuje zagadnienia związane z kształtowaniem stopów magnezu w procesach kucia na ciepło (ok. 200 ºC), a więc poniżej konwencjonalnego zakresu temperatur przeróbki plastycznej tych stopów. W oparciu o obecny stan wiedzy, jak również poziom zaawansowania technik kucia dokładnego przyjęto tezę, z której wynika, że przy zapewnieniu określonych warunków procesu lub odpowiedniego przygotowania wsadu, możliwe jest uzyskanie plastyczności pozwalającej na kształtowanie stopów Mg-Al-Zn w zaawansowanych procesach kucia, zarówno na gorąco, jak i poniżej temperatury rekrystalizacji. Celem określenia warunków pozwalających na kucie stopów magnezu w obniżonych temperaturach, przeprowadzono szereg doświadczeń obejmujących: próby kucia w matrycach otwartych materiału w stanie lanym, wstępną przeróbkę oraz wyznaczenie zależności mikrostruktury i twardości od stopnia przerobu w procesach wyciskania współbieżnego, krzywych płynięcia oraz wartości czynnika tarcia i odkształcenia granicznego w próbach spęczania. Wykonano próby kucia w matrycach zamkniętych materiału w stanie lanym oraz wstępnie przerobionego na prasie wolnego i szybkiego działania, przy wykorzystaniu ruchomych narzędzi. Własności materiałów po odkształceniu oceniano na podstawie analizy metalograficznej mikrostruktury oraz zmian twardości HV prętów po wyciskaniu oraz odkuwek. Do interpretacji rozkładów twardości i lokalizacji pęknięć w odkuwkach posłużono się polami intensywności odkształcenia uzyskanymi z modelowania numerycznego. Wyznaczono wskaźniki stanu naprężeń sprzyjające powstawaniu defektów.