Numerical and experimental analysis of wire drawing for hardly deformable biocompatible magnesium alloys

In the present paper the drawing processes of thin wire of biocompatible magnesium alloys in heated die was investigated. Due to the hexagonal close packet structure magnesium alloys have low plasticity. In order to design the technological parameters the FEM model of wire drawing process in heated die and models of yield stress and ductility were developed. The relationship between technological parameters of drawing and fracture parameters was obtained based on developed models. The maps of possible elongation for MgCa0.8 and Ax30 magnesium alloys were developed using simulations. The draft schedule for final wire diameter 0.1 mm was design assisted with FEM model in experimental part of work. Based on this draft plan the drawing process from initial diameter 1.0 mm to final diameter 0.1 mm in heated die was performed in designed by author’s device.

Specjalne stopy magnezu (MgCa08, Ax30), wykazujące wysoki poziom biokompatybilności ze środowiskiem organizmu człowieka, stały sie alternatywnym materiałem do zastosowania na implanty medyczne. Jednym z ich zastosowań mogą być nici chirurgiczne, służące do spajania tkanki miękkiej. Nici takie powinny mieć średnice rzędu 0.1 mm. W związku z niską technologiczną plastycznością tych stopów zaproponowano, aby proces ciągnienia prowadzić w podgrzewanych ciągadłach. W pracy analizowano proces ciągnienia w podgrzewanych ciągadłach cienkich drutów z biokompatybilnych stopów magnezu. W celu wyznaczenia technologicznych parametrów procesu ciągnienia użyto modelu MES, który rozbudowano o rozwiązanie cieplne w ciągadle, funkcje naprężenia uplastyczniającego oraz model utraty spójności analizowanych stopów. W oparciu o opracowany model wyznaczono zależności pomiędzy technologicznymi parametrami procesu ciągnienia i kryterium utraty spójności. W oparciu o symulacje numeryczne zbudowano mapy dopuszczalnych odkształceń dla stopów magnezu MgCa0.8 oraz Ax30.Wczesci eksperymentalnej pracy w oparciu o symulacje numeryczne wyznaczono schemat odkształceń do uzyskania drutu o średnicy 0.1 mm. W oparciu o wyznaczony schemat przeprowadzono proces ciągnienia w podgrzewanych ciągadłach ze średnicy początkowej 1.0 mm do średnicy końcowej 0.1 mm w urządzeniu skonstruowanym przez autorów.