Studium vlivu rychlostních parametrů na tvařitelnost hliníkových slitin
Loading...
Date
Authors
Harant, Martin
ORCID
Advisor
Referee
Mark
P
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Dizertačná práca sa venuje vplyvu rýchlosti deformácie na mechanické vlastnosti a tvárniteľnosť hliníkovej zliatiny EN AW-2024 – T3. Vzorky pre skúmanie vytvrdeného stavu sú odobrané z plechu s hrúbkou 0,8 mm pod siedmimi uhlami vzhľadom na smer valcovania. Ťahové skúšky sú vykonané v režime kvazistatických, stredných a vysokých rýchlostí deformácie. Výsledky ukazujú, že zliatina vykazuje negatívnu citlivosť na rýchlosť deformácie, pričom nie je zrejmá spojitosť medzi týmto správaním a dynamickým deformačným starnutím, prípadne adiabatickým ohrevom. EBSD analýza potvrdzuje, že na zistenú anizotropiu materiálu má vplyv predĺženie zŕn v pozdĺžnej rovine plechu. Skúmaním lomových plôch je určený mechanizmus porušenia vzoriek – nízkoenergetický tvárny lom. Na základe meraní sú vyhodnotené parametre materiálového modelu Johnson-Cook. V ďalšej časti sa skúmajú vlastnosti zliatiny v stave bezprostredne po rozpúšťacom žíhaní a rýchlom ochladení. Vstupným materiálom je zliatina EN AW-2024 – T3 vo forme plechu s hrúbkou 1 mm. Vzorky pred tepelným spracovaním a bezprostredne po ňom sú zaťažované v ťahu v režime kvazistatických a stredných rýchlostí deformácie. Pri materiáli po tepelnom spracovaní možno pozorovať negatívnu citlivosť na rýchlosť deformácie. Toto správanie je zapríčinené dynamických deformačným starnutím, čo potvrdzuje prítomnosť Portevin-Le Chatelierovho efektu a deformačných pásov na deformačných mapách získaných 2D DIC analýzou. Práca tiež predstavuje návrhy zariadení pre Hopkinsonov ťahový test pre vzorky kruhového prierezu a ploché vzorky. Funkčnosť oboch návrhov je overená numerickou simuláciou a experimentom.
The thesis deals with the effect of strain rate on the mechanical properties and formability of the aluminium alloy EN AW-2024 – T3. Specimens used to investigate the hardened state are taken from a sheet with a thickness of 0.8 mm, at seven different orientations relative to the rolling direction. Tensile tests are conducted at quasi-static, medium, and high strain rates. The results indicate that the alloy exhibits a negative strain rate sensitivity, with no apparent connection between this behaviour and dynamic strain aging or adiabatic heating. EBSD analysis confirms that the observed material anisotropy is influenced by the elongation of grains in the longitudinal plane of the sheet. Examination of the fracture surfaces identifies the failure mechanism of the specimens as a ductile fracture. Based on the experimental data, the parameters of the Johnson-Cook material model are investigated. The next part of the study focuses on the properties of the alloy in the state immediately after solution annealing and quenching. The initial material is the EN AW-2024 – T3 alloy in the form of a sheet with a thickness of 1 mm. Specimens are subjected to tensile loading at quasi-static and medium strain rates, both before and immediately after heat treatment. The material after heat treatment shows negative strain rate sensitivity. This behaviour is caused by dynamic strain aging, as confirmed by the presence of the Portevin-Le Chatelier effect and deformation bands on the strain maps obtained from 2D DIC analysis. The work also presents designs for split Hopkinson tensile bar test devices for round and flat specimens. The functionality of both designs is verified by numerical simulations and experiments.
The thesis deals with the effect of strain rate on the mechanical properties and formability of the aluminium alloy EN AW-2024 – T3. Specimens used to investigate the hardened state are taken from a sheet with a thickness of 0.8 mm, at seven different orientations relative to the rolling direction. Tensile tests are conducted at quasi-static, medium, and high strain rates. The results indicate that the alloy exhibits a negative strain rate sensitivity, with no apparent connection between this behaviour and dynamic strain aging or adiabatic heating. EBSD analysis confirms that the observed material anisotropy is influenced by the elongation of grains in the longitudinal plane of the sheet. Examination of the fracture surfaces identifies the failure mechanism of the specimens as a ductile fracture. Based on the experimental data, the parameters of the Johnson-Cook material model are investigated. The next part of the study focuses on the properties of the alloy in the state immediately after solution annealing and quenching. The initial material is the EN AW-2024 – T3 alloy in the form of a sheet with a thickness of 1 mm. Specimens are subjected to tensile loading at quasi-static and medium strain rates, both before and immediately after heat treatment. The material after heat treatment shows negative strain rate sensitivity. This behaviour is caused by dynamic strain aging, as confirmed by the presence of the Portevin-Le Chatelier effect and deformation bands on the strain maps obtained from 2D DIC analysis. The work also presents designs for split Hopkinson tensile bar test devices for round and flat specimens. The functionality of both designs is verified by numerical simulations and experiments.
Description
Citation
HARANT, M. Studium vlivu rychlostních parametrů na tvařitelnost hliníkových slitin [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2024.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
sk
Study field
Strojírenská technologie
Comittee
doc. Ing. Antonín Záděra, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Jaroslav Buchar, DrSc. (člen)
prof. Ing. Alexander Schrek, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Jiří Švejcar, CSc. (člen)
doc. Ing. Libor Pantělejev, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Jan Zouhar, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2024-12-05
Defence
Práce přináší nové v řadě případů dosud nepublikované nebo velmi málo diskutované výsledky a výstupy. Přínos práce je zejména ve vývoji a realizaci aparatury pro měření rychlosti deformace. Dalším významným přínosem DP je návrh a ověření metodiky hodnocení vlivu vysokých rychlostí na tvařitelnosti materiálu. Pro fuehteguatické hodnocení bylo použito nižšího počtu vzorků, což lze považovat za drobný nedostatek této práce. Práce je i přes tento drobný nedostatek kvalitní aodpovádá požadavkům kladeným na DP.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení