Studies of accumulative roll bonding of aluminum and stamping of ultra-fine grain specimens of material

W artykule przedstawiono wyniki walcowania pakietowego (ARB – Accumulative Roll Bonding) wyżarzonego, czystego technicznie aluminium o grubości 1,2 mm. Poprzez obróbkę wielokrotnego walcowania otrzymano próbki - taśmy o strukturze ultra drobnej, o grubości około 1 mm. Obserwowano próbki po 8 przepuście ARB metodą EBSD (Electron Backscatter Diffraction Analysis), co pozwoliło wstępnie określić wielkość ziaren na mniejszą od 1 µm. Oszacowano również metodą rentgenowską Scherrera średnią wielkość krystalitów, która wynosiła 180 nm. Następnie wykonano badania tłoczenia i przetłaczania wytłoczek na kilku zestawach stempli i matryc (kilka ciągów) w celu uzyskania głębokiej wytłoczki o bardzo małej średnicy (wytłoczki zbliżonej do obudowy kondensatora). Stwierdzono, że połączonymi metodami walcowania pakietowego i tłoczenia (oraz kilku operacji przetłaczania) można uzyskać bardzo głębokie wytłoczki, zarówno o podwyższonych właściwościach mechanicznych (w stosunku do materiałów konwencjonalnych – np. wyżarzonego, czystego technicznie aluminium), jak również o większych głębokościach aniżeli próbki wykonane z wyżarzonego materiału. Zaobserwowano bowiem ponad dwukrotne zwiększenie wartości granicy plastyczności oraz wytrzymałości na rozciąganie, dla próbek pobranych z taśm po procesie ARB, w stosunku do próbek wyciętych z materiału wyżarzonego. Wynik ten jest zgodny z założeniami metody ARB. Podwyższone właściwości mechaniczne powinny się przełożyć na zwiększoną wytrzymałość eksploatacyjną obudów kondensatorów. Taśmy aluminiowe poddane walcowaniu metodą ARB posiadały ponadto większą tłoczność niż taśmy niewalcowane.This article presents the results of accumulative roll bonding (ARB) of annealed, technically pure aluminum with a thickness of 1.2 mm. Specimens – tapes with an ultrafine grained structure and thickness of approx. 1 mm, were obtained through multiple rolling. Specimens were observed after the 8th ARB pass using EBSD (Electron Backscatter Diffraction Analysis), which made it possible to preliminarily determine grain size to be less than 1 µm. Average crystallite size was also assessed using Scherrer’s Xray diffraction method, and it amounted to 180 nm. Next, stamping and redrawing tests were performed on several sets of punches and dies (several draws) in order to obtain a deep drawpiece with a very small diameter (drawpiece similar to capacitor housing). It was observed that, by using the combined methods of accumulative roll bonding and stamping (as well as several redrawing operations), very deep drawpieces can be obtained, with both improved mechanical properties (compared to conventional materials – e.g. annealed, technically pure aluminum) and greater depths than specimens made from annealed material. Specimens collected from tapes after the ARB process had double the yield point and tensile strength compared to specimens cut out from annealed material. This result is concurrent with the assumptions of the ARB method. Improved mechanical properties should translate to improved operational durability of capacitor housings. Aluminum tapes subjected to ARB also had greater drawability than tapes that were not rolled