A. V. Razinkin, T. V. Maltseva, I. S. Kamantsev , E. I. Salikhyanova
SIMULATING THE PROCESS FLOW PATTERNS OF ROD EXTRUSION
FROM WROUGHT ALUMINUM ALLOYS
DOI: 10.17804/2410-9908.2025.6.114-123 Extrusion is one of the main types of preparatory processing of semi-finished wrought aluminum alloy products under conditions of Kamensk-Uralsky Metallurgical Plant JSC. In the production of extruded rods, one of the main defects is the anisotropy of the properties of the output rod end induced by its insufficient deformation processing, which is caused by the features of metal flow in the deformation zone in the initial process stages. Based on the obtained results of finite element simulation in the QForm3D software package, the geometrical dimensions of the workpiece and the equipment have been selected for physical simulation under conditions of a laboratory at the Institute of Engineering Science, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences. The simulation results are compared with the results of the physical experiment under laboratory conditions.
It proves that the selected extrusion scheme enables one to make an extruded product with the features of defect distribution in the form of an unprocessed structure in the output part of the extruded product with a length equal to two product diameters, this being consistent with the extrusion practice at the plant. This makes it possible to use a combination of computer simulation in the QForm3D software suit and the physical simulation of extrusion in a laboratory extruder at the IES UB RAS to develop recommendations on minimizing the length of the poorly processed zone in the output rod end, as well as to obtain samples of metal from these zones to estimate the possibility of recycling by using the additionally heat-treated output ends as the starting stock for smaller diameter rods.
Keywords: aluminum alloys, extrusion, simulation, non-uniform deformation References:
- Pressovanie aluminievykh splavov [Pressing of Aluminum Alloys, ed. P.I. Polukhin]. Metallurgiya Publ., Moscow, 1974, 335 p. (In Russian).
- Bauser, M., Sauer, G. and Siegert, K. Pressovanie [Extrusion]. Alyusil MViT Publ., Moscow, 2009, 922 p. (In Russian).
- Berezhnoy, V.L. Analysis and formalization of insights about nonuniformity of strain for technological development of extrusion. Tekhnologiya Legkhikh Splavov, 2013, 1, 40–57. (In Russian).
- Loginov, Yu.N., Zagirov, N.N., Ivanov, E.V., and Nasonov, I.A. Comparison of different versions of multi-channel extrusion of V95 alloy bars. Tekhnologiya Legkhikh Splavov, 2021, 1, 68–72. (In Russian). DOI: 10.24412/0321-4664-2021-1-68-72.
- Zamaraeva, Yu.V., Razinkin, A.V., Loginov, Yu.N., and Istomin, D.A. Comparison of physical and computer simulation of multi -channel extrusion of D16 alloy rods. Tekhnologiya Legkhikh Splavov, 2024, 2, 68–74. (In Russian). DOI: 10.24412/0321-4664-2024-2-68-74.
- Razinkin, A.V., Maltseva, T.V., Ovsyannikov, B.V., and Levina, A.V. Tipovye defekty v slitkakh i polufabrikatakh iz alyuminievykh deformiruemykh splavov [Typical Defects in Ingots and Semi-Finished Products Made of Deformable Aluminum Alloys]. Uralskiy Rabochiy Publ., Ekaterinburg, 2023, 144 p. (In Russian).
- Loginov, Yu.N., Razinkin, A.V., Shimov, G.V., Maltseva, T.V., Bushueva, N.I., Dymshakova, E.G., and Kalinina, N.A. Structure and strain state of aluminum bars at the initial phase of extrusion. Izvestiya Vuzov. Tsvetnaya Metallurgiya, 2023, 29 (2), 29–37. (In Russian). DOI: 10.17073/0021-3438-2023-2-29-37.
- Loginov, Yu.N., Razinkin, A.V., Shimov, G.V., and Bushueva, N.I. Aluminum alloy extrusion scheme and model with reduction of basis metal waste. Tsvetnye Metally, 2023, 11, 83–88. (In Russian). DOI: 10.17580/tsm.2023.11.11.
- Pugacheva, N.B., Razinkin, A.V., Kamantsev, I.S., Maltseva, T.V., and Kalinina, N.A. Application of thermomechanical treatment to increase the strength of extruded rods made of aluminum 2024 alloy. MiTOM, 2025, 1, 64–73. (In Russian). DOI: 10.30906/mitom.2025.1.64-73.
- Zamaraeva, Yu.V., Knysh, L.I., and Gaisin, E.M. Experience in the application of simulation of hot forging in production conditions at the KUMW JSC. Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures, 2023, 5, 69–82. DOI: 10.17804/2410-9908.2023.5.069-082. Available at: http://dream-journal.org/issues/2023-5/2023-5_410.html
- Potapov, A.I., Gladkovsky, S.V., Kokovikhin, E.A., Salikhyanov, D.R., and Dvoynikov, D.A. Determining the plastic strain resistance of metallic materials on an automated plastometric complex. Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures, 2015, 2, 24–43. DOI: 10.17804/2410-9908.2015.2.024-043. Available at: http://dream-journal.org/issues/2015-2/2015-2_29.html
- Loginov, Yu.N. Pressovanie kak metod intensivnoy deformatsii metallov i splavov [Pressing as a Method of Intensive Deformation of Metals and Alloys: A Tutorial]. Izd-vo Ural. Un-ta Publ., Ekaterinburg, 2016, 154 p. (In Russian).
А. В. Разинкин, Т. В. Мальцева, И. С. Каманцев, Е. И. Салихянова
МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ПРЕССОВАНИЯ ПРУТКОВ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ ДЕФОРМИРУЕМЫХ СПЛАВОВ
Прессование является одним из основных заготовительных видов обработки полуфабрикатов из алюминиевых деформируемых сплавов в условиях АО «КУМЗ». В производстве прессованных прутков одним из основных дефектов является анизотропия свойств выходного конца прутка, связанная с его недостаточной деформационной проработкой, которая обуславливается особенностями течения металла в очаге деформации на начальных стадиях процесса. На основании полученных результатов конечно-элементного моделирования в программном пакете QForm3D подобраны геометрические размеры заготовки и оснастки для проведения физического моделирования в условиях лаборатории ИМАШ УрО РАН. Результаты моделирования сопоставлены с результатами физического эксперимента в условиях лаборатории. Установлено, что при выбранной схеме прессования возможно получить отпрессованное изделие с особенностями распределения дефектов в виде непроработанной структуры на выходном участке пресс-изделия с длиной, равной двум диаметрам изделия, что соответствует практике прессового производства АО «КУМЗ». Это дает возможность использования сочетания компьютерного моделирования в программном комплексе QForm3D и физического моделирования процесса прессования на лабораторном прессе ИМАШ УрО РАН для разработки рекомендаций по минимизации длины слабо проработанной зоны в выходном конце прутка, а также получения образцов металла из этих зон для определения возможности рециклинга путем использования выходных концов после дополнительной термической обработки в качестве исходной заготовки для прутков меньшего диаметра.
Ключевые слова: алюминиевые сплавы, прессование, моделирование, неоднородность деформации Библиография:
- Прессование алюминиевых сплавов / под ред. П. И. Полухина. – М. : Металлургия, 1974. – 335 с.
- Баузер М., Зауер Г., Зигерт К. Прессование / пер. с нем. под ред. В. Л. Бережного. – Москва : Алюсил МВиТ, 2009. – 922 с.
- Бережной В. Л. Анализ и формализация представлений о неравномерности деформации для технологического развития прессования // Технология легких сплавов. – 2013. – № 1. – С. 40–57.
- Сравнение вариантов многоканального прессования прутков из сплава В95 / Ю. Н. Логинов, Н. Н. Загиров, Е. В. Иванов, И. А. Насонов // Технология легких сплавов. – 2021. – № 1. – С. 68–72. – DOI: 10.24412/0321-4664-2021-1-68-72.
- Сравнение физического и компьютерного моделирования многоканального прессования прутков из сплава Д16 / Ю. В. Замараева, А. В. Разинкин, Ю. Н. Логинов, Д. А. Истомин // Технология легких сплавов. – 2024. – № 2. – С. 68–74. – DOI: 10.24412/0321-4664-2024-2-68-74.
- Типовые дефекты в слитках и полуфабрикатах из алюминиевых деформируемых сплавов : монография / А. В. Разинкин, Т. В. Мальцева, Б. В. Овсянников, А. В. Левина. – Екатеринбург : Уральский рабочий, 2023. – 142 с.
- Структурное состояние и деформация заготовки из алюминиевого сплава в начальной стадии прессования / Ю. Н. Логинов, А. В. Разинкин, Г. В. Шимов, Т. В. Мальцева, Н. И. Бушуева, Е. Г. Дымшакова, Н. А. Калинина // Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. – 2023. – Т. 29 (2). – С. 29–37. – DOI: 10.17073/0021-3438-2023-2-29-37.
- Схема и модель прессования алюминиевого сплава с уменьшением потерь основного металла / Ю. Н. Логинов, А. В. Разинкин, Г. В. Шимов, Н. И. Бушуева // Цветные металлы. – 2023. – № 11. – С. 83–88. – DOI: 10.17580/tsm.2023.11.11.
- Применение термомеханической обработки для повышения прочности прессованных прутков из алюминиевого сплава Д16 / Н. Б. Пугачева, А. В. Разинкин, И. С. Каманцев, Т. В. Мальцева, Н. А. Калинина // Металловедение и термическая обработка металлов. – 2025. – № 1. – С. 64–73. – DOI: 10.30906/mitom.2025.1.64-73.
- Zamaraeva Yu. V., Knysh L. I., Gaisin E. M. Experience in the application of simulation of hot forging in production conditions at the KUMW JSC // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. – 2023. – Iss. 5. – P. 69–82. – DOI: 10.17804/2410-9908.2023.5.069-082. – URL: http://dream-journal.org/issues/2023-5/2023-5_410.html
- Determining the plastic strain resistance of metallic materials on an automated plastometric complex / A. I. Potapov, S. V. Gladkovsky, E. A. Kokovikhin, D. R. Salikhyanov, D. A. Dvoynikov // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. – 2015. – Iss. 2. – P. 24–43. – DOI: 10.17804/2410-9908.2015.2.024-043. – URL: http://dream-journal.org/issues/2015-2/2015-2_29.html
- Логинов Ю. Н. Прессование как метод интенсивной деформации металлов и сплавов : учеб. пособие. – Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2016. – 154 с.
Библиографическая ссылка на статью
Simulating the Process Flow Patterns of Rod Extrusion from Wrought Aluminum Alloys / A. V. Razinkin, T. V. Maltseva, I. S. Kamantsev, E. I. Salikhyanova // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. -
2025. - Iss. 6. - P. 114-123. - DOI: 10.17804/2410-9908.2025.6.114-123. -
URL: http://dream-journal.org/issues/content/article_502.html (accessed: 09.05.2026).
|
