HARANT, M. Studium vlivu rychlostních parametrů na tvařitelnost hliníkových slitin [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2024.
Doktorand Ing. Martin Harant dne 21. 3. 2023 prospěl u SDZ s úkolem dokončit a vyhodnotit potřebné experimenty a vypracovat disertaci na upřesněné téma „Studium vlivu rychlostních parametrů na tvařitelnost hliníkových slitin“ s úkoly, které směřují k vytýčeným cílům: 1) Stanovit souvislost mezi mechanickými vlastnostmi vybrané tvářené Al slitiny a strukturními charakteristikami. 2) Stanovit mechanismus porušení vybraného materiálu v závislosti na stavu struktury. 3) Vytvořit model plastického chování předmětného materiálu v závislosti na podmínkách zatěžování. V souladu s těmito závěry SDZ bylo k 17. 10. 2023 vypracováno upřesněné zadání disertační práce s důrazem na vytvoření reprezentativního modelu materiálu popsaného vhodným konstitutivním vztahem se zahrnutím vyšších rychlostí deformace, které umožňují dostupná experimentální zařízení. Zaměřit se na experimentální část zkoušek namáhání vybraných hliníkových slitin za dynamických podmínek pomocí Hopkinsonova testu v tlaku a tahu. Cestou počítačové simulace pak provést modelování chování předmětného materiálu za vysokých rychlostí deformace, který je běžně používán v aplikacích tváření vytvrditelných slitin hliníku. Poměrně náročné téma, vázané na snímání dynamického mechanického chování zvolené duralové slitiny EN AW-2024-T3 a také na složité zobrazovací metody, dizertant vypracoval zadanou DP a odevzdal ji ke konci měsíce srpna 2024. V kap. 2 dizertant shrnul vše o Al a jeho slitinách, zvláště pak o předmětné slitině EN AW-2024 T3 s důkladným studiem vědecké literatury. Zjistil, že zvyšování rychlosti deformace vede k poklesu deformačního odporu a k tzv. NSRS (negativní citlivosti na rychlost deformace), jako projevu DSA-dynamického deformačního stárnutí a také k projevu opakovaných poklesů a nárůstu napětí k tzv. A. Portevin-Le Chatelier-PLC efektu. V kap. 3 se mj. zabývá možnými modifikacemi experimentálního zařízení pro dynamické testování v tahu-SHTBt a rozhoduje se využít konstrukčně nejjednodušší zařízení dle Nicholase, které nejlépe koresponduje s vybavením laboratoře rychlých deformací. K vyhodnocení výsledků experimentů, např. získaných na stáži v Ghent University použil DIC-Digital image correlation, která v porovnání s konvenčními snímači (tenzometry) umožňuje vytvoření tzv. deformační mapy a získání komplexních informací o směru hlavních složek deformací a napětí. Z materiálových modelů v kap. 4 vybírá osvědčený konstitutivní vztah podle Johnson Cooka. V kap. 5. popisuje výsledky testování předmětné Al slitiny ve vytvrzeném stavu v rozsahu rychlostí deformace 0,001 a 500 1/s. Výsledky vyjádřené pro Rp0,2 a skutečné napětí potvrzují NSRS-negativní citlivost na rychlost deformace. Pro strukturní zobrazení použil SEM Tescan a pro chemická složení vybraných fází, energio disperzní rentgenovou spektroskopii-EDS (Energy-Dispersive X-Ray Spektroskopy). Snímky jsou vytvořeny cestou zpětně odražených elektronů-EBSD-Elektron Backscater Difraction. Zdařilé jsou i fraktografická zobracení lomových ploch po tahových zkouškách. V závěru kap. 5. jsou v Tab. 6 vyhodnocené parametry materiálového modelu Johnson-Cooka pro hliníkovou slitinu EN AW-2024-T3. V kap. 6. jsou uvedeny výsledky pro předmětnou slitinu EN AW-2024-T3 po rozpouštěcím žíhání. Měkký stav vykazuje výraznou NSRS-negativní citlivost na rychlost deformace a materiálovou nestabilitu PCL- A. Portevin-Le Chatelier-efektu. Velmi zajímavé jsou zobrazeni PCL efektu v závislosti napětí-deformace na obr. 46. Základní charakteristiky vytvrzené a nevytvrzené slitiny hliníku EN AW-2024-T3 jsou pak v Tab. 7. V poslední 7. kap. je řešení SHTB testu jednak vzorku kruhového průřezu se závitem a také plochých vzorků ze slitiny E4N AW 7075 T6. Výsledky jsou v porovnání s výstupy numerické simulace v programu ANSYS-Workbech 2022 modulu LS DYNA. Jako iniciační napěťový pulz je použit odražený tahový pulz ve druhé tyči. Podle vyjádření byla dosažena dobrá shoda mezi doloženými experimenty a simulacemi. Poměrně náročné téma, vázané na snímání dynamického mechanického chování zvolené duralové slitiny EN AW-2024-T3 a také na složité zobrazovací metody, dizertant vypracoval zadanou DP a odevzdal ji ke konci měsíce srpna 2024. Předmětná práce v celku naplňuje zadané cíle a odráží komplexní odbornou připravenost doktoranda při posuzování specifických vlastností duralové slitiny jako je NSRS-negativní citlivost na rychlost deformace. V disertaci jsou předloženy původní výsledky dosažené při tvorbě komplexního modelu popisu materiálového modelu Johnson-Cook slitiny Al ENAW 2024-T3. za teploty okolí. V budoucnu by bylo třeba tyto výsledky doložit pro větší rozsah rychlostí deformace, případně i teplot. Ing. Martin Harant je fundovaným vědeckým pracovníkem. Jeho disertační práce obsahuje řadu původních velmi cenných výsledků z oblasti chování duralových slitin za vyšších rychlostí deformace. Disertační práci doporučuji k obhajobě.
viz. posudek v PDF
viz. posudek v PDF
eVSKP id 163138