بخشی از مقاله
چکیده
در زمینه شکل دهی فلزات، فرآیند اکستروژن یکی از روشهای متداول و مهم به حساب میآید. در این فرآیند عوامل مختلفی میتواند بر کیفیت نهایی تولید محصول نهایی اثر بگذارد. از جمله این موارد میتوان به زاویه ورودی قالب، جنس قطعه با رفتار ماده، سرعت اکسترود و روانکاری تأثیر گذار باشد. بدین ترتیب در این مقاله به منظور بررسی تأثیر رفتار ماده بر پارامترهای موئر در فرآیند اکستروژن یک مفتول با جنس آلیاژ آلومینیوم 6061 همچون تنش، کرنش، نرخش کرنش، سرعت حرکت مواد و نیروی وارد شده به قالب، سه نوع رفتار ماده تعریف و مقایسه شدند. سه نوع رفتار ماده عبارتند از: perfect plastic ، linear elastic - linear hardening ، .nonlinear elastic - nonlinear plastic این سه نوع رفتار ماده برای آلیاژ آلومینیوم 6061 تعریف شدند و به صورت جداگانه تمامی پایامترهای موثر در فرآیند مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفتند. در این تحقیق یک بیلت با قطر اولیه 35 میلیمتر و طول 75 میلیمتر در نظر گرفته شد که تا کورس 20 میلیمتر مورد بررسی قرار گفته است. زاویه ورودی قالب 75 درجه است که محصول نهایی به قطر 20 میلیمتر خواهد رسید و ضریب اصطکاک با مدل کولمب برابر 0,1 تعریف شده است.
-1 مقدمه
فرآیند اکستروژن یا خروجکاری روشی نسبتاً جدید برای فلزکاری است که به فشردن مواد در یک محفظه بسته اطلاق می شود. شکل دادن فلزاتی از قبیل آلومینیوم ، فولادها فرآیند مشخصی است که بوسیله نیروی هیدرولیکی با فشار وارد قالب می گردد و به عنوان محصولات اکسترودی در شکلهای متفاوت از قالب خارج می گردد.[1] پرس های اکستروژن در اندازه های معینی ساخته می شوند و اندازه آنها ارتباط مستقیم با اندازه شمشی دارد که باید اکسترود شود. فرآیند اکستروژن به چهار طریق صورت می گیرد
-1 اکستروژن مستقیم-2 اکستروژن معکوس-3 اکستروژن مرکب-4 اکستروژن ضربه ای
شکل .1 نمایش شماتیک فرآیندهای اکستروژن
در این تحقیق، فرآیند اکستروژن به صورت گرم اجرا شد. دما در اکستروژن گرم پارامتر مهمی است. فولادهای کربنی در 900-1200 درجه سانتیگراد و آلومینیوم ها معمولا 500-350 اکستروژن میشوند. دمای بالاتر نیروی لازم برای تغییر شکل را کاهش و مشکلات ناشی از اکسایش را افزایش میدهد. بنابراین در این تحقیق، دمای بیلت جهت اکستروژن 480 درجه سانتیگراد انتخاب شد. در تحلیلهای اجزاء محدود، انتخاب صحیح رفتار ماده میتواند مهر تأییدی بر کم بودن خطای بررسی عددی باشد. در این باره بیون و هوانگ با اساتفاده از اجزا محدود، توزیع کرنش در قطعه تولیدی را مورد بررسی قرار دادند[1] همچنین در همین رابطه کیم به وسیله روش حل اجزاء محدود توزیع کرنش در قطعه طی فرآید اکستروژن گرم را ارزیابی نمودند.[2] کسنزا و همکارانش تحقیقی در مورد اکستروژن سرد فولاد انجام دادند. طبق این بررسی، آنها به این نتیجه رسیدند که تغییرات سریع جریان مواد تنش را افزایش میدهد.[3] متأسفانه در زمینه بررسی رفتار ماده بر پارامترهای موثر اکستروژن داغ تحقیق مفیدی انجام نشده است بنابراین با توجه به این خلاء این نیاز احساس شد تا بررسی بر روی این موضوع انجام گرفته شود. با توجه به این امر، اکستروژن داغ آلومینیوم 6061 که یکی از متریال ها پر استفاده در صنعت میباشد مورد بررسی قرار گرفت. در این بررسی با توجه به انواع رفتارهای ماده، سه نوع پر کاربرد آنها مورد ارزیابی قرار گرفت. رفتار ماده کاملا پلاستیک perfect plastic که قطعه بلافاصله بعد از اعمال نیرو وارد ناحیه پلاستیک شده و رفتار کاملا پلاستیک را ایفا میکند. رفتار الاستیک و پلاستیک خطی Linear elastic - linear hardening نیز هم مانند روابط غیر خطی هستن با این تفاوت که در ناحیه پلاستیک رفتار خطی و قابل پیش بینی از خود به نمایش میگذارد. اما رفتار سوم که nonlinear elastic - nonlinear plastic نام دارد، رفتاری کاملا شبیه به واقعیت ماده دارد و این نوع ماده با توجه به غیر خطی بودن، در ناحیه پلاستیک نیز از روابط پیشفرض غیر خطی نیز تبعیت میکند.
.2 مواد و روش تحلیل
متریال استفاده شده Aluminium-6061 میباشد که خواص آن در جدول 1 آمده است. برای انجام این تحلیل ابتدا Ram و قالب توسط نرم افزار کتیا طراحی گردید - شکل - 2 سپس با استفاده از نرم افزار دفورم که نرم افزار تخصصی در زمینه شکل دهی فلزات است[6] تحلیل صورت گرفت که شرایط ورودی برای تمامی تحلیل ها یکسان درنظر گرفته شد.
[7]جدول .1 خواص ماده استفاده شده در فرآیند
شکل - .2 الف- قالب ، ب- رم Ram
همانطور که در بخش قبل در رابطه با رفتارهای استفاده شده در این تحلیل توضیح داده شد، نمودار تنش و کرنش این رفتار موادها را در نمودار1 مشاهده میکنیم
