Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Aluminum alloy slugs for manufacturing ultrafine grained sheet metal

Patryk Stanisław Mikulski

Abstract

Assessment of the SPD technology for manufacturing ultrafine grained (UFG) sheet metal was the goal of this thesis. Experimental evaluation was performed using aluminum alloys series 5xxx. In particular, efforts have been made to get to know a technology of flattening cuboid billets that had been made in ECAP operation by multi-stage upsetting in elevated temperature. Plate slugs will be designed to manufacture ultrafine grained sheet metal by rolling. The first part of this thesis shows general scheme of typical SPD technology for ultrafine aluminum alloys, accomplished with detailed list of operations. In this technology, attention have been drawn on the lack of possibility to obtain the semi-finished flat products. Therefore, there has been presented actions, that are heading to get ultrafine grained plate billets. Inventory data were collected about available billets from aluminum alloys, especially from 5xxx series. An inventory was made of technological equipment, that gives an possibility to get flat work-pieces by an upsetting operation in room and elevated temperature. Material preparation actions to upsetting have been mastered, as the machine to do such an operation too. In thesis, the free upsetting was used as a main operation. This plastic forming technique was tested by doing an upsetting on materials, that are susceptible to plastic flow. Namely, the upsetting have been made on 5754 aluminum alloy cubes and M1E cooper cylinders. On this examples, the designing methodology of multi-stage upsetting, was checked and also the upsetting in room and elevated temperature was tested with mastering the presentation of results. The second part of the thesis is a report of the works that have been done with upsetting cuboid billets from ultrafine grained aluminum alloy. It contains precise description of 5083 UFG alloy preparation to get plate work-pieces, that are ready to rolling. The used machines are presented as the die sets. Gathered processing data and their analysis are described in form of charts that shows changes in upsetting parameters. The 3D models and engineering drawings with dimensions of billets have been made in different stages of multi-stage flattening process. A description was made on the basis of the experimental data gathered from the tested process of multi-stage upsetting cuboid billets. Semi-finished flat products made from ultrafine grained 5483 aluminum alloy were prepared for further processing from the tested extension of the SPD technology. As a result, a pilot batch of 26 flat work-pieces was obtained suitable for rolling to get sheet metal from 5xxx series ultrafine aluminum alloy. Actions undertaken during processing and accompanying works, related to commissioning and modernization of workstations used in upsetting performed in room and also in elevated temperature, were described.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Patryk Stanisław Mikulski (FPE) Patryk Stanisław Mikulski,, Faculty of Production Engineering (FPE)
Title in Polish
Wsady do wytwarzania blach z ultradrobnoziarnistych stopów aluminium
Supervisor
Lech Olejnik (FPE/IoMP) Lech Olejnik,, The Institute of Manufacturing Processes (FPE/IoMP)Faculty of Production Engineering (FPE)
Certifying unit
Faculty of Production Engineering (FPE)
Affiliation unit
The Institute of Manufacturing Processes (FPE/IoMP)
Study subject / specialization
, Mechanika i Budowa Maszyn
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
25-04-2019
Issue date (year)
2019
Reviewers
Lech Olejnik (FPE/IoMP) Lech Olejnik,, The Institute of Manufacturing Processes (FPE/IoMP)Faculty of Production Engineering (FPE) Cezary Jasiński (FPE/IoMP) Cezary Jasiński,, The Institute of Manufacturing Processes (FPE/IoMP)Faculty of Production Engineering (FPE)
Keywords in Polish
techniki wytwarzania, operacja spęczania, metal UFG, proces technologiczny SPD, stop aluminium 5083
Keywords in English
manufacturing techniques, upsetting, UFG metal, SPD technology, 5083 aluminum alloy
Abstract in Polish
Celem niniejszej pracy inżynierskiej było doświadczalne sprawdzenie procesu technologicznego SPD wytwarzania płaskich wyrobów ze stopów aluminium serii 5xxxx o strukturze ultradrobnoziarnistej. W szczególności starano się opanować technikę spłaszczania prostopadłościennych wyprasek uzyskiwanych w operacji ECAP przez ich wielozabiegowe spęczanie w podwyższonej temperaturze. Płaskie wypraski aluminiowe będą przeznaczone do wytwarzania blach ultradrobnoziarnistych. W pierwszej części pracy przedstawiono ogólny schemat i szczegółową listę operacji typowego procesu technologicznego SPD dla ultradrobnoziarnistych stopów aluminium. Zwrócono uwagę na brak możliwości uzyskania w tym procesie technologicznym półwyrobów płaskich, a w szczególności blach. Zaprezentowano metodykę wykonywania działań zmierzających do wytworzenia blach ultradrobnoziarnistych. Zebrano informacje o dostępnych wypraskach ze stopów aluminium, a zwłaszcza serii 5xxx. Sporządzono inwentaryzację oprzyrządowania technologicznego umożliwiającego uzyskiwanie płaskich przedmiotów w operacji spęczania prowadzonego w temperaturze otoczenia i w temperaturze podwyższonej. Opanowano czynności związane z przygotowaniem materiału do spęczania oraz stanowiska umożliwiającego prowadzenie takiej operacji. W pracy dyplomowej jako operację główną wykorzystano spęczanie swobodne. Tą technikę obróbki plastycznej zrazu przetestowano wykonując spęczanie materiałów podatnych do odkształcenia plastycznego. Mianowicie spęczano prostopadłościany ze stopu aluminium 5754 i walce z miedzi M1E. Na tych przykładach sprawdzono metodykę projektowania operacji wielozabiegowego spęczania, testowano sposoby przeprowadzenia spęczania na zimno i ciepło oraz opanowywano prezentację wyników. Druga część pracy jest raportem z wykonywanych zadań odnoszących się do spęczania prostopadłościennych wyprasek ze stopu ultradrobnoziarnistego. Zawiera dokładny opis przygotowania wsadu ze stopu 5083 UFG do spęczania celem uzyskania „spłaszczek” nadających się do walcowania blach. Przedstawiono wykorzystywane maszyny i zestawy narzędziowe. Opisano zgromadzone dane doświadczalne, które poddano analizie, a wyniki przedstawiono w postaci wykresów przebiegu zmian parametrów operacji spęczania. Sporządzano rysunki ukazujące kształt i wymiary uzyskiwanych wyprasek na różnych etapach wielozabiegowego procesu technologicznego spłaszczania. Na podstawie zgromadzonych danych wykonano opis doświadczalnie sprawdzanego procesu wielozabiegowego spęczania swobodnego prostopadłościennych wstępniaków celem wytworzenia płaskich półwyrobów ze stopu aluminium 5483 o strukturze ultradrobnoziarnistej. W wyniku sprawdzanego rozszerzenia procesu technologicznego SPD wytworzono partię pilotażową zawierającą 26 „spłaszczek” nadających się do walcowania celem uzyskania blachy z ultradrobnoziarnistego stopu aluminium serii 5xxx. Przeprowadzono i opisano także szereg czynności o charakterze utylitarnym, które są związane z uruchomieniem i modernizacją stanowisk wykorzystywanych przy przygotowaniu procesu spęczania swobodnego, prowadzonego zarówno na zimno jaki i w temperaturze podwyższonej.
File
  • File: 1
    DYPLinz_splaszczanie_Mikulski_30PRINT.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 33199

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT14e30adb0f994c5fad7572fc74181f10/
URN
urn:pw-repo:WUT14e30adb0f994c5fad7572fc74181f10

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page