Zastosowanie matryc o różnej geometrii w wyciskaniu kompozytów warstwowych

W pracy zaprezentowano wyniki badań eksperymentalnych dotyczących plastycznego płynięcia dwóch różnych materiałów o układzie rdzeń - powłoka w procesie wyciskania. Przeanalizowano wpływ wybranych parametrów geometrycznych matrycy na plastyczne płynięcie kompozytów warstwowych podczas procesu wyciskania. Stosując różne udziały objętościowe składników w materiale wsadowym w jednoczesnym odkształceniu różnych materiałów, wykorzystano metaliczne materiały modelowe: ołów miękki, twardy stop ołowiu oraz komplet matryc. Na podstawie analizy zdeformowanej siatki, objętości stref plastycznych, siły wyciskania i rozkładu względnych prędkości cząstek w obszarze otworu matrycy zaproponowano najlepszą geometrię matrycy dla danego kompozytu warstwowego, biorąc pod uwagę m.in. względnie małą strefę plastyczną, bardziej jednorodne odkształcenie i stosunkowo małą siłę wyciskania. Opierając się na pomiarach siły podczas wyciskania przez matryce płaskie oraz wypukłe określono zależność maksymalnej jej wartości od kąta matrycy. Wykazano, że istnieje optymalna wartość kąta matrycy wypukłej, dla którego wartość siły wyciskania jest najmniejsza, co może stanowić kryterium wyboru najlepszej geometrii matrycy podczas wyciskania.

Material flow during the extrusion strongly depends on the die design. Choice of the adequate die geometry gives the possibility of controlling plastic flow of material under condition of plastic deformation. Experimental studies of metal flow in the coextrusion of two different materials of core - sleeve system have been presented in this work. The influence of various parameters of the die on the flow pattern during extrusion of layered composite material has been analyzed. Using different volume ratios of a hard core - soft sleeve in final effect of simultaneous deformation of layered composite model materials: soft lead, hard lead alloy, and set of dies have been used. Basing on the analysis of the grid distortion, volume of the deformation zones, extrusion load and relative velocity distribution in the plastic zone and orifice region, the best convex die geometry in comparison with others has been proposed. It can be selected taking into account relatively small plastic zone, more uniform deformation and relatively small extrusion load. Possible indication of the range of the die angles for given properties of the components of the composite and process parameters have been presented. Based on the experimental study of the extrusion load using flat and convex dies, the dependence of maximal load on the angle of the die have been determined. One can observe that there exists an optimal value of the convex die angle minimizing a value of the extrusion load, what can be a criterion for looking for the adequate shape of the extrusion die.