Simulacija procesa istosmernega iztiskavanja aluminijeve zlitine v vročem in analiza nastanka površinskih napak : diplomsko delo

Arzenšek, Matija (author), Bombač, David (mentor)

Diplomsko delo obsega izdelavo virtualnega modela preoblikovalnega procesa iztiskavanja aluminijeve zlitine, z namenom določitve tehnološko procesnih parametrov, ki vplivajo na končno stanje površine. Neželeni pojavi pri iztiskavanju aluminijevih zlitin so napake na površini, ki onemogočajo uporabo in znižujejo končni izplen preoblikovalnega procesa. V teoretičnem delu naloge je podan uvod v iztiskavanje aluminijevih zlitin, termomehanska teorija preoblikovalnega postopka, zasnova modela po metodi končnih elementov, teoretično ozadje procesnih map, nastanek napak, temperaturni in torni model iztiskanja, ter teoretično ozadje limitnih diagramov. Jedro diplomskega dela je eksperimentalni del prenosa teoretičnih osnov v numerični model, izdelan s programskim paketom Abaqus, ter obdelava rezultatov simulacij s programskim paketom MATLAB. Spreminjanje radija prehoda čelne ploskve v preoblikovalno območje je bilo uporabljeno za optimizacijo geometrije orodja z numeričnimi modeli. Dodatno so bili spreminjani tudi vhodni procesni parametri, kot sta temperatura predgretja surovca zlitine in hitrost pomika bata stiskalnice, ki povzroča iztiskanje zlitine skozi matrico. Izdelane procesne mape, sestavljene iz map porabe energije in map nestabilnosti so bile uporabljene pri interpretaciji rezultatov numeričnih simulacij. Interpretacija rezultatov numeričnih simulacij je poleg procesnih map podprta tudi z limitnim diagramom izdelanim za virtualno stiskalnico nazivne moči 55 MN, ter aluminijevo zlitino AA 7475. Na podlagi numeričnih simulacij, procesnih map in limitnega diagrama je bila ocenjena uspešnost procesa, ter izdelan limitni diagram, Limitni diagram simulacij predstavlja nižje vrednosti vrha, pri katerem imata limitni krivulji presečišče. Hkrati se v področju nižjih hitrosti pomika bata, širi področje stabilnosti površine, ki je v primeru limitnega diagrama realnega procesa ožje.

• Language: Slovenian
• Keywords: simulacija, metoda končnih elementov, aluminijeve zlitine, površinske napake, procesne mape
• Work type: Bachelor thesis/paper
• Typology: 2.11 - Undergraduate Thesis
• Organization: NTF - Faculty of Natural Sciences and Engineering
• Place of publishing: Ljubljana
• Publisher: [M. Arzenšek]
• Year: 2021
• Number of pages: XIV, 52 str.
• PID: 20.500.12556/RUL-129690
• UDC: 669
• COBISS.SI-ID: 84861699
• Publication date in RUL: 07.09.2021

Secondary language

• Language: English
• Title: Aluminium Alloy Hot Direct Extrusion Process Simulation and Surface Defects Analysis : diploma work

Abstract

Diploma work is based on virtual model simulation of hot direct extrusion of aluminium alloy in order to determine process parameters that affect state of extruded surface. Surface defects in the extrusion of aluminium alloys prevent the use of extrudate and reduce the final yield of the forming process. Theoretical part of diploma work includes an introduction to extrusion of aluminium alloys, thermomechanical basis of extrusion forming process, formulation of the finite element method, theory of process maps, extrusion defects, temperature and friction models used in simulation of extrusion and theoretical basis of limit diagrams. Kernel of experimental work presented the implementation of theoretical basis and laws to the numerical model made with Abaqus simulation software and data processing of the obtained simulation results with MATLAB. Geometry of the die models varied along the radii between flat die surface and die bearing, as did the input process parameters such as preheating temperature and ram speed. Simulation results were evaluated with the use of process maps consisting of power dissipation maps and instability maps. In addition to process maps the interpretation of the simulation output data was evaluated by limit diagrams made for a virtual direct press of nominal load 55 MN extruding the billet made of aluminium alloy AA 7475. The simulation limit diagram represented lower peak values, where the limit curves of press and surface intersect, at the same time predicting stability of surface at lower ram speed and higher preheat temperatures in contrast with limit diagram of given alloy.

• Keywords: simulation, finite element method, aluminium alloy, surface defects, process maps