Roll Bonding of Al-Based Composite Reinforced with C10 Steel Expanded Mesh Inlay
Loading...
Files
Date
2021
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
MDPI, Switzerland
Abstract
ENG: The most complex issue related to the design of high efficiency composite materials is the behavior of the reinforcing component during the bonding process. This study presents numerical and experimental investigations of the shape change in the reinforcing inlay in an aluminum-steel mesh-aluminum composite during roll-bonding. A flat composite material consisting of two outer strips of an EN AW 1050 alloy and an inlay of expanded C10 steel mesh was obtained via hot roll bonding with nominal rolling reductions of 20%, 30%, 40% and 50% at a temperature of 500 °C. The experimental procedure was carried out using two separate rolling mills with diameters equal to 135 and 200 mm, respectively. A computer simulation of the roll bonding was performed using the finite element software QForm 9.0.10 by Micas Simulations Limited, Oxford, UK. The distortion of the mesh evaluated via the change in angle between its strands was described using computer tomography scanning. The dependence of the absorbed impact energy of the roll bonded composite on the parameters of the deformation zone was found. The results of the numerical simulation of the steel mesh shape change during roll bonding concur with the data from micro-CT scans of the composites. The diameter of rolls applied during the roll bonding, along with rolling reduction and temperature, have an influence on the resulting mechanical properties, i.e., the absorbed bending energy. Generally, the composites with reinforcement exhibit up to 20% higher impact energy in comparison with the non-reinforced composites. View Full-Text.
UKR: Найскладнішим питанням, пов’язаним із створенням високоефективних композиційних матеріалів, є поведінка армуючого компонента під час процесу з’єднання. У цьому дослідженні представлені чисельні та експериментальні дослідження зміни форми армуючого шару в композиті «алюміній-сталева сітка-алюміній» під час з’єднання між валками. Плоский композитний матеріал, що складається з двох зовнішніх смуг зі сплаву EN AW 1050 і внутрішньої сталевої сітки з C10, був отриманий за допомогою гарячого валкового з’єднання з номінальним ступенем деформації 20%, 30%, 40% і 50% при температурі 500°С. Експериментальне дослідження проводили у двох окремих прокатних клітях з діаметрами валків 135 і 200 мм відповідно. Комп’ютерне моделювання з’єднання у валках було виконано за допомогою програмного скінченоелементного забезпечення QForm 9.0.10 від Micas Simulations Limited, Оксфорд, Великобританія. Спотворення сітки, оцінене за зміною кута між утворюючими її лініями, було описано за допомогою комп’ютерного сканування.. Встановлено залежність енергії поглинання удару отриманого за рахунок з’єднання у валках композиту від параметрів зони деформації. Результати чисельного моделювання зміни форми сталевої сітки під час з’єднання у валках збігаються з даними комп’ютерного сканування композитів. Діаметр валків, що використовувались під час з’єднання у валках, поряд із обтиском та температурою впливають на отримані механічні властивості, тобто енергію поглинання удару. Як правило, композити з армуванням демонструють на 20% більшу енергію удару порівняно з неармованими композитами.
UKR: Найскладнішим питанням, пов’язаним із створенням високоефективних композиційних матеріалів, є поведінка армуючого компонента під час процесу з’єднання. У цьому дослідженні представлені чисельні та експериментальні дослідження зміни форми армуючого шару в композиті «алюміній-сталева сітка-алюміній» під час з’єднання між валками. Плоский композитний матеріал, що складається з двох зовнішніх смуг зі сплаву EN AW 1050 і внутрішньої сталевої сітки з C10, був отриманий за допомогою гарячого валкового з’єднання з номінальним ступенем деформації 20%, 30%, 40% і 50% при температурі 500°С. Експериментальне дослідження проводили у двох окремих прокатних клітях з діаметрами валків 135 і 200 мм відповідно. Комп’ютерне моделювання з’єднання у валках було виконано за допомогою програмного скінченоелементного забезпечення QForm 9.0.10 від Micas Simulations Limited, Оксфорд, Великобританія. Спотворення сітки, оцінене за зміною кута між утворюючими її лініями, було описано за допомогою комп’ютерного сканування.. Встановлено залежність енергії поглинання удару отриманого за рахунок з’єднання у валках композиту від параметрів зони деформації. Результати чисельного моделювання зміни форми сталевої сітки під час з’єднання у валках збігаються з даними комп’ютерного сканування композитів. Діаметр валків, що використовувались під час з’єднання у валках, поряд із обтиском та температурою впливають на отримані механічні властивості, тобто енергію поглинання удару. Як правило, композити з армуванням демонструють на 20% більшу енергію удару порівняно з неармованими композитами.
Description
Y. Frolov: ORCID 0000-0001-6910-6223; M. Nosko: ORCID 0000-0002-8792-4016; A. Samsonenko: ORCID 0000-0001-6992-2327; O. Bobukh: ORCID 0000-0001-7254-3854; O. Remez: ORCID 0000-0002-5489-8798
Keywords
aluminum-steel reinforced composite, expanded steel mesh inlay, flat rolling, roll bonding, deformation parameters, алюмінієво-сталевий композит, армування зі сталевої сітки, плоска прокатка, валкове з’єднання, параметри деформації, КОМТ (ІПБТ)
Citation
Frolov Y., Nosko M., Samsonenko A., Bobukh O., Remez O. Roll Bonding of Al-Based Composite Reinforced with C10 Steel Expanded Mesh Inlay. Metals. 2021. Vol. 11, Iss. 7. 1044. DOI: 0.3390/met107104.