Визначення параметрів деформації сталевої армуючої фази всередині алюмінієвої матриці при гарячій прокатці

Authors:

М.І.Носко, orcid.org/0000-0002-8792-4016, Український державний університет науки і технологій, м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Д.В.Коноводов*, orcid.org/0000-0001-8282-4991, Український державний університет науки і технологій, м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

А.А.Самсоненко, orcid.org/0000-0001-6992-2327, Український державний університет науки і технологій, м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

О.С.Бобух, orcid.org/0000-0001-7254-3854, Український державний університет науки і технологій, м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

* Автор-кореспондент e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2022, (6): 084 - 089

https://doi.org/10.33271/nvngu/2022-6/084

Abstract:

Мета. Порівняння параметрів деформації при прокатці армованих композитів на основі алюмінієвого сплаву з використанням в якості армуючої фази плетеної та просічно-витяжної сталевої сітки.

Методика. Виконано експериментальне дослідження впливу обтиснення на деформацію армуючої фази при прокатці алюмінієвих композитів. В якості армуючої фази використана плетена та просічно-витяжна сітка з нержавіючої сталі. Досліджено вплив деформації на зміну кута гратки армуючої фази.

Результати. У роботі отримані експериментальні дані стосовно параметрів деформації плетеної та просічно-витяжної сітки. Проведене порівняння формозміни таких сіток в умовах гарячої прокатки між двох алюмінієвих пластин, що відіграють роль матриці. Встановлено, що коефіцієнти видовження ґратки для експерименту із плетеною сіткою µc дорівнював 1,68–2,3 що більше, ніж коефіцієнт видовження ґратки із просічно-витяжної сітки – 1,55–2,20. Тому, просічно-витяжна сітка є кращою в якості армуючого шару для композитів на основі алюмінію, отриманих процесом прокатки–з’єднання. Також просічно-витяжна сітка дозволяє зменшити ризик розриву в місцях перехрещення дротів.

Наукова новизна. У роботі вперше наведене порівняння параметрів деформації під час прокатки–з’єднання композитів на основі алюмінієвого сплаву, армованих плетеною та просічно-витяжною сіткою. Технологія виготовлення композиційних матеріалів із різними видами армуючого елемента за допомогою гарячого з›єднання прокаткою вимагає розуміння властивостей кожного елементу композиту в зоні деформації та їх впливу один на одного. Такі особливості ще не були достатньо досліджені. Тому, наразі, не існує надійного методу прогнозування поведінки жорсткої армуючої фази всередині м’якої алюмінієвої матриці.

Практична значимість. Підтверджені переваги використання просічно-витяжної сітки для армування композитів на основі алюмінію. Результати роботи можуть бути використані для уточнення методів розрахунку течії металу в умовах високого гідростатичного тиску зі змінними компонентами тензора напружень і головними напруженнями.

Ключові слова: прокатка–з’єднання, алюмінієва матриця, сталева сітка, плоский прокат, композит, параметри деформації

References.

1. Groche, P., Wohletz, S., Brenneis, M., Pabst, C., & Resch, F. (2014). Joining by forming – a review on joint mechanisms, applications and future trends. Journal of Materials Processing Technology, 214(10), 1972-1994. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2013.12.022.

2. Spittel, M., & Spittel, T. (2011). Part 2: Non-ferrous Alloys – Light Metals Al 99.5Al 99.5. In Metal Forming Data – Non-Ferrous Alloys – Light Metals – deformation behaviour. Martienssen, W., & Warlimont, H., (Eds.), (pp 197-203). Springer Berlin Heidelberg: Berlin, Heidelberg. ISBN 978-3-642-13863-8.

3. Khan, H. A., Asim, K., Akram, F., Hameed, A., Khan, A., & Mansoor, B. (2021). Roll bonding processes: State-of-the-art and future perspectives. Metals, 11(9), 1344. https://doi.org/10.3390/met11091344.

4. Frolov, Y., Nosko, M., Samsonenko, A., Bobukh, O., & Remez, O. (2021). Roll bonding of al-based composite reinforced with C10 steel expanded mesh inlay. Metals, 11(7), 1044. https://doi.org/10.3390/met11071044.

5. Stolbchenko, M., Makeieva, H., Grydin, O., Frolov, Y., & Scha­per, M. (2018). Roll Bonding of Steel Net-Reinforced Aluminium Strips. Materials Research, 21(2), 1-11. https://doi.org/10.1590/1980-5373-MR-2017-0941.

6. Stolbchenko, M., Makeieva, H., Grydin, O., Frolov, Y., & Scha­per, M. (2018). Strain parameters at hot rolling of aluminum strips reinforced with steel netting. Journal of Sandwich Structures and Materials, 22(6), 2009-2029. https://doi.org/10.1177/1099636218792539.

7. Huang, H., Wang, J., & Liu, W. (2017). Mechanical properties and reinforced mechanism of the stainless steel wire mesh–reinforced Al-matrix composite plate fabricated by twin-roll casting. Advances in Mechanical Engineering, 9/6. 168781401771663. https://doi.org/10.1177/1687814017716639.

8. Frolov, Y., Stolbchenko, M., Grydin, O., Makeeva, H., Tershakovec, M., & Schaper, M. (2019). Influence of strain parameters at rolling on the properties of wire-reinforced aluminium composites. International Journal of Material Forming, 12(4), 505-518. https://doi.org/10.1007/s12289-018-1431-6.

9. Ferro, P., Fabrizi, A., Bonollo, F., & Berto, F. (2021). Microstructural and mechanical characterization of a stainless-steel wire mesh–reinforced al-matrix composite: Bimatallic components for lightweight design. Frattura Ed Integrità Strutturale, 15(55), 289-301. https://doi.org/10.3221/IGF-ESIS.55.22.

10. Chen, G., Li, J. T., Yu, H. L., Su, L. H., Xu, G. M., Pan, J. S., …, & He, L. Z. (2016). Investigation on bonding strength of steel/aluminum clad sheet processed by horizontal twin-roll casting, annealing and cold rolling. Materials & Design, 112, 263-274. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2016.09.061.

11. Gülenç, B., Kaya, Y., Durgutlu, A., Gülenç, I., Yildirim, M., & Kahraman, N. (2016). Production of wire reinforced composite materials through explosive welding. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 16/1, 1-8. https://doi.org/10.1016/j.acme.2015.09.006.

12. Hufenbach, W., Ullrich, H., Gude, M., Czulak, A., Malczyk, P., & Geske, V. (2012). Manufacture studies and impact behaviour of light metal matrix composites reinforced by steel wires. Archives of Civil and Mechanical Engineering. 12/3, 265-272. https://doi.org/10.1016/j.acme.2012.06.005.

13. Jamaati, R., & Toroghinejad, M. (2010). Investigation of the parameters of the cold roll bonding (CRB) process. Materials Science and Engineering: А, 527/9, 2320-2326. https://doi.org/10.1016/j.msea.2009.11.069.

14. Abbasi, M., & Toroghinejad, M. (2010). Effects of processing parameters on the bond strength of Cu/Cu roll-bonded strips. Journal of Materials Processing Technology, 210(3), 560-563. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2009.11.003.

15. Haranich, Y. Y., & Frolov, Y. V. (2016). Comprehensive analysis of metal– polymer sandwich composite manufacturing. Treatment of Materials by Pressure, 2/45, 136-141.

16. Akramifard, H., Mirzadeh, H., & Parsa, M. (2014). Cladding of aluminum on AISI304L stainless steel by cold roll bonding: Mechanism, Microstructure, and Mechanical Properties. Materials Science and Engineering: А, 613, 232-239. https://doi.org/10.1016/j.msea.2014.06.109.

17. Soltani, M., Jamaati, R., & Toroghinejad, M. (2012). The influence of TiO₂ nano-particles on bond strength of cold roll bonded aluminum strips. Materials Science and Engineering: А, 550, 367-374. https://doi.org/10.1016/j.msea.2012.04.089.

18. Grydin, O., Stolbchenko, M., & Schaper, M. (2016). Twin-roll casting of carbon fiber-reinforced and glass fiber-reinforced aluminum strips. In Light Metals 2016, (pp. 1007-1012). Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-48251-4_168.

19. ASTM A240 – Standard Specification for Chromium and Chromium-Nickel Stainless Steel Plate, Sheet, and Strip for Pressure Vessels and for General Applications (n.d.). Retrieved from https://webstore.ansi.org/Standards/ASTM/astma240a240m10b.