مقاله بررسی تجربی اکستروﮊن مستقیم لوله های دو فلزی

بخشی از مقاله

بررسی تجربی اکستروﮊن مستقیم لوله های دو فلزی

چکیده :

دراین تحقیق تاثیر تغییر زاویه قالب بر نیروی مورد نیاز برای اکستروﮊن مستقیم و کیفیت ظاهری لوله های دو فلزی ، مورد بررسی قرار گرفته است . در این فرآیند از مندرل متحرک و قالب های مخروطی برای تولیدکردن لوله های توخالی با نسبت اکستروﮊن ثابت ، استفاده شده است . بررسی تجربی ، برروی لوله های ساخته شده از جنس مواد دو فلزی آلومینیوم و مس انجام گرفته است ، که در یک حالت آلومینیوم به عنوان هسته و مس به عنوان پوسته (Al-Cu) و در حالت دوم مس به عنوان هسته و آلومینیوم به عنوان پوسته (Cu-Al) به کار برده می شود . نتایج نشان می دهد که برای نمونه های (Al-Cu) ، نیروی اکستروﮊن کمتری نسبت به نمونه های (Cu-Al) مورد نیاز است . همچنین با کاهش زاویه قالب ، نیروی مورد نیاز اکستروﮊن برای نمونه های((Al-Cu و (Cu-Al) کاهش و کیفیت ظاهری تولیدات بهبود می یابد .

واﮊه های کلیدی : اکستروﮊن مستقیم ‐ لوله های دو فلزی ‐ قالب مخروطی

۱‐ مقدمه

فرایند اکستروﮊن لوله برای ساختن لوله های مرکب ، فرآیندی مناسب به شمار می رود . لوله های دو فلزی کاربردهای مفیدی در صنایع مختلف از جمله صنایع الکتریکی ، شیمیایی ، و صنایع هسته ای دارند به خصوص وقتی که نیاز و کاربرد متفاوتی را از پوسته (sleeve) نسبت به هسته (core) انتظار داشته باشیم . از عوامل تاثیر گذار بر روی این فرآیند می توان به نسبت اکستروﮊن ، شرایط اصطکاکی ، شکل قالب ، شکل مندرل و همچنین استحکام سیلان مواد بر روی فشار های مورد نیاز برای اکستروﮊن نام برد . [1]

لوله های دو فلزی به خاطر خواص و ویژگی هایشان ، از اهمیت زیادی برخوردارند و همین ویژگی ها آن ها را نسبت به مواد تک ماده ای منحصر به فرد کرده است . این ترکیبات در لوله هایی که برای مبدل حرارتی استفاده می شوند ، همزمان استحکام و هدایت الکتریکی مورد نیاز را فراهم می کنند و همچنین در لوله هایی که برای حمل سیالات با خصوصیات خورندگی متفاوت استفاده می شوند ، نیز استحکام و مقاومت به خوردگی را فراهم می کنند . [1] در سال های اخیر تحقیقات تئوری و عملی قابل ملاحظه ای بر روی لوله و میله های دو فلزی با استفاده از مندرل متحرک و ثابت انجام گرفته است

[3]و.[4] از جمله تحقیقات تئوری انجام شده می توان به تحلیل کران بالایی و تحلیل قاچی اشاره کرد که توسط چیتکارا و

همکارش انجام شده است [1] و. [2] همچنین چیتکارا و آلیم ، تاثیر پارامترهای مختلفی مثل نسبت اکستروﮊن ، شکل قالب و مندرل را بر روی فشار اکستروﮊن مورد نیاز ، برای تولید لوله های دو فلزی از بیلت های توپر، مورد بررسی قرار داده اند . [2]
در این تحقیق تاثیر تغییر زاویه قالب را ، بر نیروی مورد نیاز برای اکستروﮊن با نسبت اکستروﮊن ثابت و همچنین تاثیرآن بر روی کیفیت ظاهری محصول ، مورد بررسی قرار گرفته است .

۲‐آزمایشات تجربی

۲‐۱‐ جنس مواد استفاده شده در آزمایش

آلومینیوم مورد استفاده در آزمایش از سری می باشد که ، عملیات آنیلینگ بر روی آن ها انجام گردید و مس مورد

استفاده نیز ، مس ۹۹% می باشد .

برای به دست آوردن خواص مکانیکی مواد از تست فشار ، بر روی نمونه های استوانه ای با طول15mm و قطر12.5mm استفاده شده است. [1] این تست ها با دستگاه اونیورسال 600KN DMG انجام گرفت . منحنی های فوق در شکل (۱) نشان داده شده است .

شکل ۱‐ منحنی تنش حقیقی – کرنش حقیقی

۲‐۲‐ طراحی قالب

در شکل (۲) نمای شماتیکی از مجموعه قالب با ذکر اجزای مختلف آن نشان داده شده است .

شکل٢‐ نمای شماتیکی از مجموعه قالب ( ۱‐ سنبه ۲Pad‐ ۳‐ صفحه بالایی ۴‐ مندرل ۵‐ بدنه قالب ۶‐ محفظه نگهدارنده ۷‐ قالب ۸‐ صفحه پایینی)

برای انجام تست ها از قالب های مخروطی با نصف زاویه مخروط α، 20 ، 15 و 10 درجه استفاده داده شده است . قطر مقطع ورودی قالب ها ی طراحی شده39.1mm و قطر مقطع خروجی آن ها 33.1mm است . نسبت اکستروﮊن ثابت و برابر

1.47 می باشد . قطرمندرل نیز برابر 12.7mmدر نظر گرفته شده است .

۲‐۳‐ مشخصات قطعه کار

بیلت های مورد آزمایش شامل دو حالت می باشند ، در یکی آلومینیوم هسته و مس پوسته است و درحالت دوم مس هسته و آلومینیوم پوسته می باشد . شکل (۳) نمایی ازمقطع برش خورده بیلت های مورد استفاده شده را نشان می دهد . ابعاد بیلت

مورد آزمایش به شرح زیر می باشد :

طول نمونه l 

 39mm قطر خارجی Ds sleeve  29.1mm قطر داخلی ds  sleeve

قطر خارجی Dc  core قطر داخلی dc  core

شکل ۳‐ نمایی از بیلت مورد استفاده در آزمایش

٢‐٤‐آماده سازی نمونه ها

برای رساندن ابعاد پوسته و هسته به ابعاد مورد نیاز ، برای عملیات اکستروﮊن ، عملیات ماشینکاری بر روی آن ها انجام گرفته است . برای انطباق پرسی پوسته و هسته ، قطر خارجی هسته ، بزرگتر از قطر درونی پوسته در نظر گرفته شده است .

بعد از انجام عملیات ماشین کاری ، نمونه های آلومینیومی تهیه شده شامل پوسته و هسته تحت عملیات آنیلینگ ، قرار گرفتند . همچنین قالب های مخروطی نیز بعد از عملیات ماشینکاری ، در روغن کوئنچ شدند و بعد از آن تحت عملیات باز پخت قرار گرفتند .

۲‐۵‐ تجهیزات

تمام آزمایشات با استفاده از یک دستگاه اونیورسال هیدرولیکی ( DMG (Denison Mays Group با ظرفیت 600KN که مجهز به سیستم کنترل کامپیو تری می باشد ، انجام شده است . در شکل (۴) تصویری از آن نشان داده شده است .