Моделирование процесса прокатки слоистого композита АМг3/Д16/АМг3
- Авторы: Салихянов Д.Р.1, Мичуров Н.С.1
-
Учреждения:
- Выпуск: Том 25, № 3 (2023)
- Страницы: 6-18
- Раздел: ТЕХНОЛОГИЯ
- URL: https://ogarev-online.ru/1994-6309/article/view/301447
- DOI: https://doi.org/10.17212/1994-6309-2023-25.3-6-18
- ID: 301447
Цитировать
Аннотация
Введение. За последние десятилетия слоистые композиты на основе алюминиевых сплавов находят все большее применение в авиакосмической и автомобильной промышленности. Слоистые композиты обычно получают совместной прокаткой, в ходе которой происходит металлургическое соединение предварительно подготовленных листов. Основная задача совместной прокатки заключается в получении надежного соединения между материалами. На настоящий момент процесс соединения однородных и разнородных материалов пластической деформацией все еще остается малоизученным явлением. В связи с этим за последнее время большое развитие получили методы конечно-элементного моделирования процессов соединения материалов. Цель работы заключается в установлении связи между показателями напряженно-деформированного состояния и формированием устойчивого соединения между алюминиевыми сплавами разных составов. Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи работы: 1) моделирование процесса прокатки слоистого композита АМг3/Д16/АМг3 с данными, которые соответствуют физическим экспериментам, выполненным в ИМАШ УрО РАН; 2) выбор и анализ наиболее важных показателей напряженно-деформированного состояния при прокатке слоистого композита АМг3/Д16/АМг3. Методика исследований. В качестве основного инструмента для выполнения исследований выбран пакет КЭ-моделирования Deform-3D. Результаты и обсуждение. С помощью анализа искажения координатной сетки слоев композита и векторов скоростей течения материала слоев было выявлено, что в процессе прокатки деформация распределяется неоднородно по материалам слоев: наружные слои текут интенсивнее по сравнению со средним слоем. Максимальный разброс интенсивности деформации ei в поперечном сечении, наблюдаемый при максимальном обжатии 75 %, составляет 12 %, что позволяет принять для аналитических расчетов в первом приближении допущение об однородности деформации. Установлена связь начала формирования соединения между слоями композита с пороговым расширением контактной поверхности и нормальным давлением на межслойной границе. Предложены дальнейшие направления совершенствования подходов моделирования процессов прокатки слоистых композитов.
Об авторах
Д. Р. Салихянов
Email: d.r.salikhianov@urfu.ru
канд. техн. наук, доцент, 1. Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, ул. Мира, 19, Екатеринбург, 620002, Россия; 2.Институт машиноведения имени Э.С. Горкунова Уральского отделения Российской академии наук, ул. Комсомольская, 34, г. Екатеринбург, 620049, Россия; d.r.salikhianov@urfu.ru
Н. С. Мичуров
Email: n.michurov@ya.ru
1. Институт машиноведения имени Э.С. Горкунова Уральского отделения Российской академии наук, ул. Комсомольская, 34, г. Екатеринбург, 620049, Россия; 2. Уральский институт Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий, ул. Мира, 22, г. Екатеринбург, 620062, Россия, n.michurov@ya.ru
Список литературы
- Williams J.C., Starke E.A. Progress in structural materials for aerospace systems // Acta Materialia. – 2003. – Vol. 51. – P. 5775–5799. – doi: 10.1016/j.actamat.2003.08.023.
- Ghalehbandi S.M., Malaki M., Gupta M. Accumulative roll bonding – A Review // Applied Sciences. – 2019. – Vol. 9. – P. 3627. – doi: 10.3390/app9173627.
- Salikhyanov D. Contact mechanism between dissimilar materials under plastic deformation // Comptes Rendus Mecanique. – 2019. – Vol. 347. – P. 588–600. – doi: 10.1016/j.crme.2019.07.002.
- Jamaati R., Toroghinejad M.R. Cold roll bonding bond strengths: review // Materials Science and Technology. – 2011. – Vol. 27, iss. 7. – P. 1101–1108. – doi: 10.1179/026708310X12815992418256.
- Li L., Nagai K., Yin F. Progress in cold roll bonding of metals // Science and Technology of Advanced Materials. – 2008. – Vol. 9. – P. 023001. – doi: 10.1088/1468-6996/9/2/023001.
- Jamaati R., Toroghinejad M.R. The role of surface preparation parameters on cold roll bonding of aluminum strips // Journal of Materials Engineering and Performance. – 2011. – Vol. 20. – P. 191–197. – doi: 10.1007/s11665-010-9664-7.
- Madaah-Hosseini H.R., Kokabi A.H. Cold roll bonding of 5754-aluminum strips // Materials Science and Engineering A. – 2002. – Vol. 335. – P. 186–190. – doi: 10.1016/S0921-5093(01)01925-6.
- Heydari Vini M., Sedighi M., Mondali M. Investigation of bonding behavior of AA1050/AA5083 bimetallic laminates by roll bonding technique // Transactions of the Indian Institute of Metals. – 2018. – Vol. 71, iss. 9. – P. 2089–2094. – doi: 10.1007/s12666-017-1058-1.
- Heydari Vini M., Daneshmand S., Forooghi M. Roll bonding properties of Al/Cu bimetallic laminates fabricated by the roll bonding technique // Technologies. – 2017. – Vol. 5 (2). – P. 32. – doi: 10.3390/technologies5020032.
- Govindaraj N.V., Lauvdal S., Holmedal B. Tensile bond strength of cold roll bonded aluminium sheets // Journal of Materials Processing Technology. – 2013. – Vol. 213. – P. 955–960. – doi: 10.1016/j.jmatprotec.2013.01.007.
- Huang M.N., Tzou G.Y., Syu S.W. Investigation on comparisons between two analytical models of sandwich sheet rolling bonded before rolling // Journal of Materials Processing Technology. – 2003. – Vol. 140. – P. 598–603. – doi: 10.1016/S0924-0136(03)00799-4.
- Danesh Manesh H., Karimi Taheri A. Theoretical and experimental investigation of cold rolling of tri-layer strip // Journal of Materials Processing Technology. – 2005. – Vol. 166. – P. 163–172. – doi: 10.1016/j.jmatprotec.2004.08.010.
- An investigation of interface bonding of bimetallic foils by combined accumulative roll bonding and asymmetric rolling techniques / H. Yu, A. Kiet Tieu, Ch. Lu, A. Godbole // Metallurgical and Materials Transactions A. – 2014. – Vol. 45A. – P. 4038–4045. – doi: 10.1007/s11661-014-2311-4.
- Joining by plastic deformation / K.-I. Mori, N. Bay, L. Fratini, F. Micari, A.E. Tekkaya // CIRP Annals – Manufacturing Technology. – 2013. – Vol. 62. – P. 673–694. – doi: 10.1016/j.cirp.2013.05.004.
- A finite element framework for the evolution of bond strength in joining-by-forming processes / M. Bambach, M. Pietryga, A. Mikloweit, G. Hirt // Journal of Materials Processing Technology. – 2014. – Vol. 214. – P. 2156–2168. – doi: 10.1016/j.jmatprotec.2014.03.015.
- Kebriaei R., Vladimirov I.N., Reese S. Joining of the alloys AA1050 and AA5754 – Experimental characterization and multiscale modeling based on a cohesive zone element technique // Journal of Materials Processing Technology. – 2014. – Vol. 214. – P. 2146–2155. – doi: 10.1016/j.jmatprotec.2014.03.014.
- Modeling of joining by plastic deformation using a bonding interface finite element / K. Khaledi, Sh. Rezaei, S. Wulfinghoff, S. Reese // International Journal of Solids and Structures. – 2019. – Vol. 160. – P. 68–79. – doi: 10.1016/j.ijsolstr.2018.10.014.
- Khaledi K., Brepols T., Reese S. A multiscale description of bond formation in cold roll bonding considering periodic cracking of thin surface films // Mechanics of Materials. – 2019. – Vol. 137. – P. 103142. – doi: 10.1016/j.mechmat.2019.103142.
- Salikhyanov D., Kamantsev I., Michurov N. Technological shells in rolling processes of thin sheets from hard-to-deform materials // Journal of Materials Engineering and Performance. – 2023. – doi: 10.1007/s11665-023-07834-4.
- Буркин С.П., Бабайлов Н.А., Овсянников Б.В. Сопротивление деформации сплавов Al и Mg: справочное пособие. – Екатеринбург: УрФУ, 2010. – 344 с. – ISBN 978-5-321-01755-5.
- Bay N. Mechanisms producing metallic bonds in cold welding // Welding Research Supplement. – 1983. – N 5. – P. 137–142.
- A microscale finite element model for joining of metals by large plastic deformations / K. Khaledi, Sh. Rezaei, S. Wulfinghoff, S. Reese // Comptes Rendus Mecanique. – 2018. – Vol. 346. – P. 743–755. – doi: 10.1016/j.crme.2018.05.005.
Дополнительные файлы
