Simulación y procesado de aleaciones de aluminio mediante estirado en canal angular constante (ECAD)

Abstract

En este trabajo se estudia el proceso denominado ECAD (Equal Channel Angular Drawing) que consiste en hacer atravesar un material a través de una matriz de sección transversal constante, que presenta un ángulo comprendido, generalmente, entre 90º y 135º. Para ello, se han procesado tres aleaciones de aluminio: 1370, 6101 y la aleación 6061 mediante las rutas A, B y C. En ellas se observa la evolución de la microestructura según el número de pasadas realizadas (N) y según el tratamiento térmico. Además, la microscopía óptica y SEM muestran la reducción en el tamaño de grano de las aleaciones procesadas respecto a la aleación de partida. Asimismo, se realiza simulación del proceso por elementos finitos, con ángulos de 90º y de 120º, en condiciones de baja fricción (µ = 0,01) y de alta fricción (µ = 0,4) para determinar las condiciones de fricción conducentes a valores mayores de deformación y a una mayor homogeneidad. Los resultados obtenidos al procesar la aleación 1370 indican que es posible conseguir tamaños de grano de 7 µm con la primera pasada de ECAD, mediante la Ruta C. Ello indica que el procesado de aleaciones mediante ECAD puede obtener aplicabilidad industrial si durante el mismo se realiza una pasada final a través de una hilera de calibrado con la finalidad de obtener una sección transversal constante en las aleaciones procesadas.

In this work, the process called ECAD (Equal Channel Angular Drawing) is studied. A material is passed through a die with a constant transverse section, which contains an angle, generally, between 90degrees and 135degrees. For this purpose, three aluminium alloys are processed: 1370, 6101 and the 6061 alloy by the routes A, B and C. The evolution of the microstructure is observed according to the number of passes (N) and the thermal treatment. Observations by optical and SEM microscopy show the refinement in the grain size of these alloys in relation to the starting alloy. In addition, a simulation of the process with 90degrees, and 120degrees angles by using Finite Elements Modelling (FEM) is performed. Low friction conditions (mu = 0, 01) and high friction conditions (mu = 0, 4) are assumed in order to establish the friction conditions that lead to the highest deformation values and allow to obtain a high homogeneity. The results obtained with the 1370 alloy show grain sizes of 7 (m after the first passage of ECAD performed by the Route C. Hence, the processing of alloys by the ECAD process would have industrial applicability if a final passage through a calibrated die is performed in order to obtain a constant cross section of the processed alloys.