MODELING OF AXIAL COMPRESSION OF V95/10% SiC ALUMINUM MATRIX COMPOSITE UNDER NON-STATIONARY THERMOMECHANICAL CONDITIONS

Intensive deformation is necessary to obtain products made of aluminum-matrix composite materials (AMCM) with the required level of mechanical properties. To model the deformation behavior in non-stationary conditions of the thermo-deformation treatment, the identification of the AMCM model remains an urgent task. The use of the Johnson-Cook plasticity model is one of the approaches to describing the material fluidity. This paper aims at studying an AMCM made of granulated high-strength aluminum alloy V95 of the Al–Zn–Mg–Cu system, reinforced with SiC particles 10 % by weight. We investigate how non-stationary thermomechanical (pressure on the workpiece and heating temperature) deformation conditions influence the true deformation and deformation rate of the composite material, as well as identify the material model and verify its application to study the shape changes under certain pressure and temperature ranges. The precipitation process is studied under uniaxial compression of the sintered cylindrical samples of AMCM in the range of the initial pressures of 5.65–7.81 MPa when heated to 510, 530 and 550 °C. In this range, the dependences of the degree of deformation and the average deformation rate for the process are obtained. Identification of the rheological model of the material was carried out. A mode of the preliminary thermomechanical processing is proposed and a prototype is manufactured at an initial pressure of 6.7 MPa on the workpiece and heated to 550 °C in 84 minutes. The above mode provided a relatively uniform filling of the stamp cavities with the composite material. To confirm the possibility of applying the results of the parametric identification of the material model, we simulated the prototype manufacturing process.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ОСЕВОГО СЖАТИЯ АМКМ В95/10% SIC В НЕСТАЦИОНАРНЫХ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

Для получения изделий из алюмоматричных композиционных материалов (АМКМ) с требуемым уровнем механических свойств необходима обработка посредством интенсивной деформации. Для моделирования деформационного поведения в нестационарных условиях термодеформационной обработки идентификация модели АМКМ остается актуальной задачей. Один из подходов к описанию текучести материала это использование модели Г.Р. Джонсона и В. Кука. В предлагаемой работе объектом исследования является АМКМ, изготовленный из гранулированного высокопрочного алюминиевого сплава В95 системы Al–Zn–Mg–Cu, армированный 10 % по массе частицами SiC. Целью работы является определение влияния нестационарных термомеханических (давление на заготовку и температура нагрева) условий деформирования на истинную деформацию и скорость деформации композитного материала, а также идентификация модели материала и проверка возможности ее применения для исследования процессов формоизменения в исследуемом диапазоне давлений и температур. Проведено экспериментальное исследование процесса осадки при одноосном сжатии спечённых цилиндрических образцов АМКМ в диапазоне начальных давлений 5,65–7,81 МПа при нагреве до 510, 530 и 550°С. В данном диапазоне получены зависимости степени деформации и средней за процесс скорости деформации. Осуществлена идентификация реологической модели материала. Предложен режим предварительной термомеханической обработки и изготовлен опытный образец. Приведенный режим обеспечил относительно равномерное заполнение композитным материалом полостей штампа. Для подтверждения возможности применения результатов параметрической идентификации модели материала осуществлено имитационное моделирование технологического процесса изготовления опытного образца.