بخشی از مقاله

چکیده
اکستروژن پیچشی (TE) به عنوان یکی از روشهاي نوین و توسعه یافتهي تغییر شکل پلاستیک شدید (SPD)، روشی براي تولید مواد فوق ریزدانه حجمی با ساختار همگن شناخته می شود. در تحقیق حاضر تأثیر انجام اکستروژن مستقیم بلافاصله پس از اکستروژن پیچشی بر خواص مکانیکی (اندازهي دانه و سختی) آلیاژ آلومینیوم 1100 پیش و پس از انجام فرآیند مورد بررسی قرار گرفت. انجام اکستروژن مستقیم پس از اکستروژن پیچشی منجر به پایدار ماندن شکل هندسی نمونههاي (بیلتهاي) آلومینیومی و ایجاد نیروي رو به عقب (Back Pressure) میشود. فرآیند با استفاده از قالب اکستروژن پیچشی با زاویهي پیچش 60°استفاده شد. نتایج حاصل نشان دهندهي کاهش شدید اندازهي دانه در پاس اول (% 36 ) و افزایش نسبی اندازهي دانه به دلیل وقوع کارنرمی (بازیابی و تبلور مجدد) ناشی از اشباع کرنش و سپس تعادل بین کارنرمی و کارسختی در پاسهاي میانی و کاهش مجدد اندازهي دانه در دو پاس آخر است. اندازهي دانه در پاس آخر ( 31mتقریباً) برابر با پاس اول ( 30m ) است با این تفاوت که سختی میانگین سختی پاس آخر % 16 بیشتر از پاس اول است. سختی در پاسهاي میانی افزایش یافت، ولی در دو پاس آخر به دلیل وقوع تبلور مجدد و کاهش چگالی نابهجاییها در لبهها و همگن شدن ساختار، میانگین سختی نسبت به پاس پنجم %13/7 کاهش یافت.

کلمات کلیدي: اکستروژن پیچشی، اکستروژن مستقیم، آلیاژ آلومینیوم 1100، خواص مکانیکی، اندازهي دانه، سختی

مقدمه

اکستروژن پیچشی یکی از روشهاي تغییر شکل پلاستیک شدید میباشد که در سالهاي اخیر ابداع گردیده است. طی این روش، نمونههایی با سطح مقطع دلخواه (غیر از دایرهاي) وارد یک قالب با زاویهي پیچش مشخص میگردد و تحت آن زاویه در یک سمت دچار پیچش میشود و در مرحلهي بعد با پیچش به مقدار اولیه در سمت مخالف، به شکل اولیه ي خود بازمیگردد. بازیابی شکل اولیه امکان انجام فرآیند به دفعات متوالی و در نتیجه اعمال کرنش هاي بسیار شدید را فراهم مینماید . فرایند اکستروژن پیچشی با انباشتن تغییر شکل زیاد در فلزات، ریز کردن ذاتی ساختار و بهبود قابل توجه خواص مکانیکی را تضمین می کند .[1]
روش آزمایش

براي طراحی قالب اکستروژن پیچشی از نرم افزار Catia استفاده شد. به منظور اعمال اکستروژن مستقیم به نمونه، یک کانال خروجی بعد از کانال پیچشی به صورت شیبدار تعبیه شد. بنابراین نمونه بعد از خروج از کانال پیچشی، در یک مسیر به طول 35mmاز سطح مقطع 14/614/ 6 mm2به سطح مقطع 14/214/ 2mm2میرسد (شکل .(1

شکل:1 کانال پیچشی قالب اکستروژن پیچشی با β = 60°و α = 90°به همراه کانال اکستروژن مستقیم (الف) نقشهي قالب و(ب) شماتیکی از روند تغییر شکل حین فرآیند اکستروژن پیچشی

از آن جایی که فشار اعمالی در هنگام TE و سپس اکستروژن مستقیم زیاد است،قسمتکانال پیچشی به صورت دو لایه طراحی شد: الف- قسمت داخلی- یک میلگرد به قطر تقریبی 43/06mmاز جنس فولاد 1/3343 که مطابق استاندارد DIN با سختی 62RC و استحکام mm2 2100Nاست.
ب- قسمت خارجی (رینگ)- یک میلگرد با قطر 98mmکه پس از ماشینکاري و سنگزنی قطر داخلی آن به 43mmرسید و جنس آن فولاد گرمکار 1/2344 میباشد که مطابق استاندارد DIN با سختی 55RC و استحکام mm2 1400N است (شکل .(2

شکل :2نمایی از قالب اکستروژن پیچشی. (الف) نماي پیچش داخل قالب و (ب) نماي کلی قالب

دو لایه شدن قالب به دلایل زیر به افزایش عمر قالب کمک میکند:
-1 هنگامقرار دادن هسته در رینگ، تنشهاي فشاري پسماند در هسته ایجاد میشود. هنگام اعمال نیروي اکستروژن ابتدا تنش اعمال شده صرف خنثی کردن تنشهاي فشاري پسماند میشود .[2] از این رو تنشهاي کششی ایجاد شده مقادیر کمتري را نسبت به حالت قالب یک تکه، اختیار میکنند.

-2 اگر ترکی در هسته به وجود آید، این ترك فقط تا سطح خارجی هسته رشد خواهد کرد.
در مرحلهي بعد براي اعمال اکستروژن به نمونه در حین انجام آزمایش، کانال خروجی را با شیب و زاویهي کمی ساخته میشود، به طوري که مساحت مقطع ورودي 14/614/ 6 mm2و مساحت مقطع خروجی 14/214/ 2mm2است.

شکل سه:3 نما و نماي سه بعدي قالب اکستروژن مستقیم خروجی؛ (الف) نماي بالا، (ب) نماي جانبی، (ج) نمايسه بعدي

در این فرآیند از آلومینیوم با خواص زیر استفاده شد:

جدول :1 ترکیب شیمیایی نمونه بر حسب درصد وزنی عناصر حاصل از آزمون اسپکترومتري نشري                 

نمونه هاي آلومینیومی با سطح مقطع 14/614/ 6 mm2و طول 70mm را در دماي 350C آنیل کامل میشوند تا بتوان تمام تغییرات خواص مکانیکی حاصل از اکستروژن پیچشی را ارزیابی کرد. براي انجام آزمایش نمونه را در داخل راهنماي ورودي قرار گرفته و به وسیلهي سنبهاي فولادي با سرعت s /11mm اکسترود شدند. به منظور بررسی اثرات اکستروژن پیچشی بر روي خواص مکانیکی آلومینیوم فرآیند اکستروژن پیچشی و اکستروژن مستقیم تا 7 پاس تکرار شد.تمامی پاسها در دماي محیط انجام شد.

از هر پاس نمونهاي براي سنجش اندازهي دانه به وسیله يXRD انتخاب شد. تست سختیسنجی از سطح مقطع عمود بر جهت اکستروژن و در امتداد قطر آن به فواصل 1mm سختیسنجی انجام شد.

نتایج و بحث

محاسبه ی اندازهي دانه

براي محاسبهي اندازهي دانه (کریستالیت) در هر پاس از رابطهي دباي- شرر استفاده شد. نتایج حاصل در شکل 4 مشخص شده است.

در متن اصلی مقاله به هم ریختگی وجود ندارد. برای مطالعه بیشتر مقاله آن را خریداری کنید