Effects of forging and mechanical properties of 6061 aluminum alloy wheel for automobiles were investigated in the present study. Microstructural and tensile characteristics of automobile wheel after hot forging process using dynamic screw press were analyzed to evaluate effect of metal flow on mechanical properties. The results showed advanced mechanical properties of 6061 alloy wheel because of $Mg_2Si$ precipitation by T6, elongated grain by forging, and work hardening by dense metal flow, etc. Hot compression tests were conducted in order to characterize high temperature compression deformation behaviors and microstructural variation in the range of $300{\sim}450^{\circ}C$, in the strain rate range of $10^{-3}{\sim}10^1\;sec^{-1}$. As strain rate increased, maximum compression stress increased but it was shown the reverse linear relation between temperature and maximum stress irrelevant to strain rate variation. On the other hand, temperature and yield stress didn't have any linear relation and its relation showed big deviation by a function of strain rate and test temperature.
Lee, Dong-Geun;Lee, Ji Hye;Kim, Jeoung Han;Park, Nho Kwang;Lee, Yongtai;Jeong, Heon-Soo
Korean Journal of Metals and Materials
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v.46
no.7
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pp.449-457
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2008
Compression deformation behaviors at high temperature as a function of temperature and strain rate were investigated in the 6061 aluminum alloy, which is used for automobile wheel. Compression tests were carried out in the range of temperatures $300{\sim}475^{\circ}C$ and strain rate $10^{-3}{\sim}10^{-1}sec^{-1}$. By analyzing these results, strain rate sensitivity, deformation temperature sensitivity, the efficiency of power dissipation, Ziegler's instability criterion, etc were calculated, which were plastic deformation instability parameters as suggested by Ziegler, Malas, etc. Furthermore, deformation processing map was drawn by introducing dynamic materials model (DMM) and Ziegler's Continuum Criteria. This processing map was evaluated by relating the deformation instability conditions and the real microstructures. As a result, the optimum forging condition for the automobile wheel with the 6061 aluminum alloy was designed at temperature $450^{\circ}C$, strain rate $1.0{\times}10^{-1}sec^{-1}$. It was also confirmed by DEFORM finite element analysis tool with simulation process.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.35
no.10
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pp.1145-1153
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2011
The purpose of this study is to relieve the residual stress of Al6061 using cryogenic heat treatment. Experimental T6 and cryogenic heat treatments were carried out to define the convective heat-transfer coefficient, which was then applied in the finite-element method (FEM) to predict the residual stress. The predicted residual stress was compared with the residual stress measured by X-ray diffraction (XRD), and the results were in good agreement. The mechanical properties were estimated by measuring the electrical conductivity and hardness. In addition, the size and formation of the precipitations were observed by TEM and XRD analysis for both T6 and cryogenic heat treatments. The effects of the cryogenic heat treatment on the residual stress, mechanical properties, and precipitation of Al6061 alloys were thus confirmed.
Diamond-like-carbon (DLC) coatings could be good candidates as solid lubricants for cutting tools in dry machining of aluminum alloy. In this work, DLC thin films were produced as a friction reduction coating for WC-Co insert tip using the plasma immersion ion beam deposition (PIIED) technique. DLC coatings were also coated on $Al_2O_3$ specimens and high temperature wear tested up to $400^{\circ}C$ in dry air to observe the survivability of the DLC coating in simulated severe cutting conditions using a pin-on-disc tribotester with Hertzian contact stress of 1.3GPa. It showed reduced friction coefficients of minimum 0.02 up to $400^{\circ}C$. And cutting performance of DLC coated WC-Co insert tips to Al 6061 alloy were conducted in a high speed machining center. The main problems of built-up edge formation in aluminum machining are drastically reduced with improved surface roughness. The improvements were mainly related to the low friction coefficient of DLC to Al alloy and the anti-adhesion of Al alloy to WE due to the inertness of DLC.
Park, Kijung;Ko, Dea Hoon;Kim, Byung Min;Lim, Hak Jin;Lee, Jung Min;Cho, Young-Rae
Korean Journal of Metals and Materials
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v.49
no.1
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pp.9-16
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2011
To develop a 6061 aluminum alloy with low residual stress and high tensile strength, a cryogenic treatment process was investigated. Compared to the conventional heat treatment process for precipitation hardening with artificial aging, the cryogenic treatment process has two additional steps. The first step is cryogenic quenching of the sample into liquid nitrogen, the second step is up-hill quenching of the sample into boiling water. The residual stress for the sample was measured by the $sin^2{\psi}$ method with X-ray diffraction. The 6061 aluminum alloy sample showed 67% relief in stress at the cryogenic treatment process with artificial aging at $175^{\circ}C$. From this study, it was found that the optimum cryogenic treatment process for a sample with low residual stress and high tensile strength is relatively low cooling speed in the cryogenic quenching step and a very high heating speed in the up-hill quenching step.
Kim, Yeong-Bok;Park, Il-Cho;Lee, Jeong-Hyeong;Kim, Seong-Jong
Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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2018.06a
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pp.106-106
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2018
해양환경용 선박재료는 전기화학적인 부식을 발생시키는 염소이온($Cl^-$)이 다량 포함된 부식 환경에 장기간 노출되어 있어 부식에 대해 취약하다. 따라서 우수한 내식성 및 내침식성을 가진 재료를 선정하는 것은 매우 중요하다. 알루미늄 합금은 충분한 강도와 부동태 피막 형성으로 인해 내식성이 우수하여 해양환경용 선박 재료로서 널리 이용되고 있으며, 이에 따른 부식 특성에 관한 연구도 활발히 이뤄지고 있다. 그러나 선박에서는 부식에 의한 손상뿐만 아니라 전식에 의한 부식 손상도 발생할 수 있다. 특히 선미 부분은 프로펠러의 동합금과 알루미늄 합금의 이종금속 간 전위차에 의한 전식이 발생하여 선체의 다른 부위에 비해 부식이 더 심하게 진행될 수도 있다. 또한 전식은 해안 부두에 접안된 선박의 용접 시미주전류(stray current)에 의한 부식손상이 발생할 수 있으나 이에 대한 연구는 미미한 실정이다. 따라서 본 연구는 해양환경에서의 전식을 인위적으로 모사할 수 있는 부식 정전류 시험법을 이용하여 다양한 크기의 전식 손상을 유발시켰으며, 해양환경 하에서 선박재료로 주로 사용되는 알루미늄 합금인 Al5083-H321, Al5052-O, Al6061-T6에 대한 전식 특성을 비교, 분석하였다. 실험 방법으로 작동전극은 각 재료의 시험편을 $2cm{\times}2cm$ 으로 절단하여 sand paper # 2000 번까지 연마 후 아세톤과 증류수로 세척하고 건조하였으며, 제작된 시험편은 자체 제작한 홀더를 이용하여 $1cm^2$만 노출시킨 후 정전류 가속 실험을 실시하였다. 기준전극은 은/염화은(Ag/AgCl) 전극을, 대응전극은 백금(Pt) 전극을 사용하였다. 정전류 가속 조건은 $0.001mA/cm^2$, $0.1mA/cm^2$, $1mA/cm^2$, $5mA/cm^2$, $10mA/cm^2$의 전류 밀도를 천연해수에서 30분간 인가하였다. 각 재료에 대한 전식 특성은 실험 전후의 무게 감소량으로 전식의 저항 특성을 확인하였다. 그리고 3D 현미경으로 표면 손상 경향과 깊이를 측정하였으며, 주사전자현미경 (SEM)을 통해 표면 형상을 미시적으로 관찰하였다. 부식 정전류 시험 결과 모든 시편에서 $0.01mA/cm^2$에서 미세한 국부적인 부식이 일어났으며, 전류밀도가 증가할수록 표면 전반에 부식이 진행되고 성장하였다. 그리고 모든 인가 전류밀도의 조건에서 Al6061-T6가 5000계열(Al5083-H321, Al5052-O)보다 더 우수한 내식성을 나타났다.
It was attempted to improve the wear resistance of Al alloy under the load condition by making a formation of the thicker surface hardening alloy layers. The thicker surface hardening alloy layers were formed on 6061 Al alloys overlayed by MIG and TIG welding process with Cu powders feeding. The characteristics of hardening and wear resistance have been investigated in relation to the microstructures of alloyed layers, with a selection of optimum alloying conditions for formation of overlaying layer. The results obtained were summarized as follows With increasing feeding rate of Cu powders by MIG welding, the hardness and specific wear of the overlay weld alloys were increased. It is considered that these high hardness and specific wear of overlay weld alloys were due to the formation of Θ($Al_2Cu$) phases. With increasing feeding rate of Cu powders by TIG welding, the hardness and specific wear of the overlay weld alloys were increased in feeding rates 12 and 18g/min. However, the hardness and specific wear were decreased in the powder feeding rate 38g/min. It is considered that considered that decrease of hardness and specific wear in the powder feeding rate 38g/min due to formation of ${\gamma}$($Al_4Cu_9$) phases.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.15
no.2
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pp.111-117
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2016
The cutting performance of a developed small-angle spindle tool was investigated with Al6061 using a TiAlN coated high-speed steel end mill. Up-cut and down-cut processes in a milling machine were carried out at the range of 1000-4000 rpm for spindle speed and 50-300 mm/min for feed rate. As a result, the highest cutting force in the Fx direction was obtained from the up-cut process when the spindle speed was 1000 rpm and the feed rate was 100 mm/min. In the Fy direction, the highest cutting force appeared in the up-cut process at a feed rate of 250 mm/min at the same spindle speed. Conversely, the lowest cutting force came out in the up-cut process at a spindle speed of 4000 rpm and a feed rate of 50 mm/min. As for surface finish, the finest surface roughness was obtained as Ra 0.7642 um at a spindle speed of 4000 rpm and a feed rate of 50 mm/min. Consequently, given the cutting performance of the developed small-angle spindle tool, we conclude that its use in industrial practice is feasible.
Kim, Chung-Seok;Nam, Tae-Hyung;Choi, Sung-Ho;Jhang, Kyung-Young
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.32
no.1
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pp.20-26
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2012
The objective of this study is to assess plastic deformation in aluminium alloy by acoustic nonlinearity of laser-generated surface waves. A line-arrayed laser beam made by high-power pulsed laser and mask slits is utilized to generate the narrowband surface wave and the frequency characteristics of laser-generated surface waves are controlled by varying the slit opening width and slit interval of mask slits. Various degrees of tensile deformation were induced by interrupting the tensile tests so as to obtain aluminum specimens with different degrees of plastic deformation. The experimental results show that the acoustic nonlinear parameter of a laser-generated surface wave increased with the level of tensile deformation and it has a good correlation with the results of micro-Vickers hardness test and electron backscatter diffraction (EBSD) test. Consequently, acoustic nonlinearity of laser-generated surface wave could be potential to characterize plastic deformation of aluminum alloy.
Fiber metal hybrid laminate (FML) can be used as an economic material with superior mechanical properties and light weight than conventional metal by bonding of metal and FRP. However, there are disadvantages that it is difficult to predict fracture behavior because of the large difference in properties depending on the type of fiber and lamination conditions. In this paper, we study the failure behavior of hybrid materials with laminated glass fiber reinforced plastics (GFRP, GEP118, woven type) in Al6061-T6 alloy. The Al alloys were coated with GFRP 1, 3, and 5 layers, and fracture behavior was analyzed by using a static test and a low cycle fatigue test. In the low cycle fatigue test, strain - life analysis and the total strain energy density method were used to analyze and predict the fatigue life. The Al alloy did not have tensile properties strengthening effect due to the GFRP coating. The fatigue hysteresis geometry followed the behavior of the Al alloy, the base material, regardless of the GFRP coating and number of coatings. As a result of the low cycle fatigue test, the fatigue strength was increased by the coating of GFRP, but it did not increase proportionally with the number of GFRP layers.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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