Analisi dell'evoluzione microstrutturale durante il processo di estrusione della lega AA6060 mediante simulazione FEM = Analysis of the microstructural evolution during hot extrusion of AA6060 by means of FEM simulation

In this work an experimental methodology to evaluate the prediction of recrystallized structures in aluminum extrusion was presented and validated. In the first part of the work an experimental procedure to investigate the evolution of recrystallization in aluminum alloys is presented and discussed. Several cups, obtained by means of inverse extrusion, were produced at different temperatures and process speeds. The specimens were analyzed in order to examine the grain size distribution. The coefficients for dynamic recrystallization models were obtained by regression analysis after thermo-mechanical FEM simulations of the experiments realized with the code Deform 3D. A complete set of coefficients was regressed for the available microstructure evolution models inside the code environment. The specimens were then heated in a furnace and cooled in order to reproduce static recrystallization of the material. The grain distribution was examined and the coefficients for the equation for static recrystallization prediction were regressed, too. In the second part of the work the extrusion of a round-shaped profile is described and the grain size distribution on the profile and on the billet rest is analyzed. The obtained models were applied to the real extrusion of a round profile and a comparison between experimental measurements and simulation results was performed. The simulated results were in very good agreement with experimental data, except in zones where peripheral coarse grain and grain growth appeared. Here, a further investigation effort and specific modeling equations are required.

La previsione della microstruttura finale dopo l’estrusione delle leghe di alluminio è un argomento che ha suscitato un grande interesse negli ultimi anni, visto che le proprietà meccaniche e la qualità degli estrusi sono fortemente dipendenti dall’evoluzione e del tipo di microstruttura. Questo lavoro pone come obiettivo lo studio dell’evoluzione microstrutturale della lega di alluminio AA6060 durante l’estrusione, mediate simulazioni FEM utilizzando il Codice Deform 3D. Allo scopo di determinare i coefficienti dei modelli di ricristallizzazione da inserire nel codice FEM, sono state prodotte delle prove sperimentali mediante l’estrusione inversa di coppe a diverse temperature e velocità di deformazione. Dall’analisi metallografica dei campioni estrusi è stato possibile determinare i coefficienti del modello dinamico di ricristallizzazione in dotazione al codice FEM Deform 3D. Le coppe sono state successivamente trattate termicamente in forno per far avvenire la ricristallizzazione statica, e sono stati determinati i coefficienti del modello di ricristallizzazione statica. Una volta convalidati i modelli, si è passato alla simulazione del processo reale di estrusione di una billetta cilindrica. L’evoluzione della microstruttura presenta delle zone con dei grani allungati ed altre con dei grani ricristallizzati con fenomeni di accrescimento. I risultati delle simulazioni sono stati confrontati con le microstrutture delle billette estruse, mostrando una buona corrispondenza.