Strona główna / Badania naukowe » Projekty badawcze » Projekt badawczy zamawiany PBZ-MNiSW-3/3/2006

Projekt badawczy zamawiany PBZ-MNiSW-3/3/2006

Nowoczesne technologie oraz zaawansowane materiały i wyroby w zrównoważonym rozwoju przemysłu metali nieżelaznych – Wyciskanie wysokowytrzymałych stopów aluminium przesycanych na wybiegu prasy

2007–2010

Kierownik projektu:

dr inż. Dariusz Leśniak
dlesniak@agh.edu.pl


Opis projektu:

W pracy analizowano proces wyciskania wysokowytrzymałych stopów AlCuMg z przesycaniem na wybiegu prasy. Badania objęły dobór warunków homogenizacji wlewków oraz parametrów procesu wyciskania i przesycania stopów 2014 i 2024 o zróżnicowanych składach chemicznych. Zaproponowano ulepszoną obróbkę cieplną wlewków do wyciskania, polegającą na wysokotemperaturowej homogenizacji, prowadzonej w temperaturze bliskiej solidusu stopów o zminimalizowanych zawartościach głównych składników stopowych, Cu i Mg. Umożliwiła ona uzyskanie pozbawionej nadtopień jednorodnej struktury z drobnymi wydzieleniami faz umacniających, które łatwo rozpuszczają się w roztworze stałym podczas wyciskania. Wysokotemperaturowa homogenizacja stopów o zminimalizowanych składach chemicznych doprowadziła jednocześnie do podniesienia temperatury solidusu tych stopów, co znacząco zmniejsza ryzyko wystąpienia nadtopień struktury wyrobu podczas wyciskania z przesycaniem na wybiegu prasy. Minimalizacja zawartości Cu i Mg pozwoliła także na wyciskanie badanych stopów z większą prędkością, co przy ograniczeniach konstrukcyjnych urządzeń do przesycania (fal wodnych), oznacza bardziej efektywne przesycanie wyrobów na wybiegu prasy. Przeprowadzono obliczenia numeryczne MES procesu wyciskania z przesycaniem na wybiegu prasy, dla zmiennych warunków prędkościowo-temperaturowych wyciskania, zmiennej szybkości chłodzenia wyciskanego wyrobu i różnych czasów transportu z pieca do prasy. Główny nurt obliczeń skoncentrowany był na oszacowaniu temperatury metalu opuszczającego otwór matrycy, w kontekście możliwości uzyskania wysokiego stopnia przesycenia stopu na wybiegu prasy i jednocześnie wysokiej jakości struktury wyrobu pozbawionej nadtopień. Analizie numerycznej poddano także proces wyciskania z tunelem izolacyjnym pomiędzy wylotem matrycy a urządzeniem do przesycania (falą wodną), który znacząco zwiększa skuteczność przesycania stopów na wybiegu prasy. Materiał badawczy uzyskany w laboratoryjnych próbach wyciskania do wody poddano badaniom strukturalnym z wykorzystaniem mikroskopii optycznej i elektronowej oraz badaniom własności mechanicznych. Stwierdzono, że minimalizacja Cu i Mg w w/w stopach, w połączeniu z zastosowaniem wysokotemperaturowej homogenizacji i odpowiednio dobranymi warunkami procesu wyciskania i przesycania, umożliwia uzyskanie wysokiego stopnia przesycenia stopu oraz odpowiedniej struktury i poziomu własności mechanicznych wyrobów wyciskanych w stanie T5. Proponowana technologia pozwala na otrzymywanie kształtowników AlCuMg o wysokich i jednorodnych własnościach mechanicznych, w jednym cyklu technologicznym połączonego wyciskania z obróbką cieplną.