Ciągłe wyciskanie na kole to proces poddawany wielu badaniom naukowym. Tym razem przyglądamy się badaniom prowadzonym przez Sieć Badawczą Łukasiewicz.
Z artykułu dowiesz się:
- czym jest proces ciągłego wyciskania na kole;
- jak w tym procesie zachowują się materiały trudno odkształcalne;
- jak kształtują się wyniki badań w tym zakresie.
Ciągłe wyciskanie na kole (ang. continuous rotary extrusion – CRE), znane także pod nazwą Conform, jest metodą znajdującą coraz większe zastosowanie w procesie przeróbki plastycznej (łatwo) odkształcalnych metali i stopów metali ze względu na szereg zalet, jakimi są ciągłość procesu, stałe warunki odkształcenia, duża wydajność i jednorodne własności mechaniczne wyrobów. Jest to metoda zaliczana do technologii o wysokim stopniu odkształcenia plastycznego [1].
W procesie ciągłego wyciskania na kole materiał wsadowy podaje się w profilowany rowek na obrotowym kole ciernym (koło napędzające) i dociskany kołem dociskowym. Tarcie pomiędzy materiałem wsadowym a kołami powoduje przesuwanie się materiału w kierunku komory odkształcenia i wyciskanie przez matrycę (rys. 1). Tarcie powoduje także stopniowe nagrzewanie wsadu na drodze jego kontaktu z narzędziami, przez co uzyskiwana jest odpowiednia temperatura do prowadzenia procesu wyciskania [1-3].
W procesie CRE w sposób ciągły można otrzymywać zróżnicowane wyroby (np. profile pełne, rury, bimetale), których produkcja tradycyjnymi metodami przeróbki plastycznej (wyciskanie i ciągnienie) może być utrudniona. Jako wsad do procesu można stosować zarówno materiał lity, jak i sypki (np. wióry, proszki, granulat). Proces CRE jest bardzo wydajny i szybki. Umożliwia on wyciskanie bardzo długich produktów, a ogromną zaletą jest brak konieczności nagrzewania wsadu do wyciskania. Ponadto z wsadu o mniejszym przekroju poprzecznym można kształtować produkt o przekroju większym.
Ciągłe wyciskanie na kole: materiały trudno odkształcalne
Niekonwencjonalny sposób przeróbki plastycznej, jakim jest proces ciągłego wyciskania na kole materiałów łatwo odkształcalnych, jest częstym tematem badań. Proces ten w odniesieniu do materiału wsadowego, jakim jest aluminium i jego stopy oraz miedź, jest dobrze poznany i powszechnie stosowany w przemyśle. Natomiast w odniesieniu do materiałów trudno odkształcalnych, takich jak stopy magnezu jako materiał wsadowy, proces CRE jest niedostatecznie poznany i słabo opisany w literaturze.
W temperaturze otoczenia odkształcalność magnezu i jego stopów jest znikoma, co wynika z typu sieci krystalograficznej, a mianowicie sieci heksagonalnej zwartej. Aby w odkształcenie zachodziło równomiernie, bez defektów (pękania), magnez i jego stopy w klasycznych procesach przeróbki plastycznej odkształcane są w podwyższonych temperaturach. Zwiększenie temperatury powyżej 200-225°C wyraźnie poprawia odkształcalność magnezu i jego stopów. Temperaturę przeróbki plastycznej tak trudno odkształcalnych stopów należy jednak kontrolować ze względu na jej przyrost związany z pracą odkształcenia oraz możliwość tworzenia się niskotopliwych eutektyk w określonych temperaturach. Najczęściej do przeróbki plastycznej stopów magnezu używa się stopów serii AZ oraz serii AM [5-8].
W porównaniu do tradycyjnych materiałów, takich jak stal czy stopy aluminium, spektrum wyrobów przerobionych plastycznie ze stopów magnezu jest małe. Jednak przeróbka plastyczna stopów magnezu jest możliwa i odbywa się głównie poprzez tradycyjne technologie, takie same jak dla typowych materiałów konstrukcyjnych.
Połączenie procesu wyciskania na kole metodą Conform® z zastosowaniem stopów magnezu serii AZ jako materiału wsadowego
Ciągły rozwój gospodarki wymaga poszukiwania coraz to lepszych materiałów, o dobrych adekwatnościach oraz nowszych, bardziej zaawansowanych rozwiązań technologicznych i ekonomicznych przy ich produkowaniu. Dlatego połączenie procesu wyciskania na kole metodą Conform® z zastosowaniem stopów magnezu serii AZ jako materiału wsadowego i zbadanie wzajemnego wpływu jest najważniejsze dla rozwoju tej metody.
Prace i próby technologiczne dotyczące ciągłego wyciskania na kole stopów magnezu prowadzi się w Sieci Badawczej Łukasiewicz ‒ Instytucie Metali Nieżelaznych, w Oddziale w Skawinie. Prace te dotyczą nie tylko badań adekwatności stopów magnezu serii AZ w zależności od stosowanych parametrów procesu CRE, ale także modelowania geometrii narzędzi procesu CRE dla stopów magnezu i ich wpływu na parametry procesu.
Należy zaznaczyć, iż procesu ciągłego wyciskania na kole, ze względu na różnice w sposobie odkształcania, nie można bezpośrednio porównywać ze szczegółowo przebadanym procesem wyciskania współbieżnym czy przeciwbieżnym. Nie można również porównywać procesu CRE dla stopów magnezu z procesem wyciskania na kole materiałów o strukturze regularnej, dla których technologię tę szczegółowo zbadano.
