بخشی از مقاله
چکیده
دیاگرام حد شکل دهی - FLD - و حدود کرنش های آن به واسطه ی خواص مکانیکی و ریزساختار تعیین می گردد . و این مشخصه ها نیز تابعی از میزان نورد انجام شده بر روی فولاد می باشد . در این پژوهش ، فولاد عاری از عناصر بین نشین - IF - ، تحت نورد داغو نوردِ سرد با درجات 50% ، 70% ، 80% و 90% قرار گرفتو ساختارِ میکروسکوپی ، خواص مکانیکی و شکل پذیریِ ورق های فولاد IF در حالت آنیل نوبه ای و آنیل پیوسته ، مورد ارزیابی و مقایسه واقع شد. و تاثیرات این فرآیندها بر روی دیاگرام حد شکل دهی معلوم گردید . و مشخص شد که ورقِ فولادِ IF، شکل پذیری بالایی دارد و با 80%نوردِ سرد - که آنیل پیوسته شده ، بهترین شکل پذیری را ارائه می دهد.
مقدمه
فولادهای عاری از عناصر بین نشین - IF - برای ساخت پانل های خودرو به کار برده می شود . [1] این ورق های فولادی ، شکل پذیری بالایی دارد . شکل پذیری1 ، کشش پذیری2 و کشش پذیری اتساعی3 را شامل می شود . کششپذیری اتساعی بالاتر ، فولاد را برای مقاومت در برابر تغییر شکل غیریکنواخت و پیچیده ، توانا میسازد . [2] ماهیت میزان کششپذیری و کششپذیری اتساعی میتواند از دیاگرامهای حد شکل دهی - FLD - بدست آورده شود .
ریزساختار نورد داغ، به طور وسیعی روی تشکیل ریزساختار و بافت نورد سرد ورق های فولاد تاثیر میگذارد . ریزساختار نورد داغ بایستی از لحاظ اندازه ، ریز و یکنواخت باشد . در نورد داغ ، توسعهِ اتصال داغ ، عمدتاً به تبلور مجدد و دگرگونی فاز - آستنیت به فریت - فولاد بستگی دارد . عموماً، فولاد IF تا حوالی 70 الی 80% نورد سرد می شود .[3] اگر ریزساختار نورد داغ ریز باشد ، حداکثر مقدار انرژی کرنشی می تواند در مرزهای دانه ذخیره شود.
عملیات شکل دهی ، به طور وسیعی با خواص ماده ، تجهیزات - قالب و - روان کارِ استفاده شده بستگی دارد [ .4]عمل شکل دهی قویاً به خواص ماده ، ریزساختار و بافت ورق های فولاد مربوط میگردد . عموماً خواص مکانیکی در نورد ، در جهت های عرضی و قطری ورق های فولاد نیز اندازهگیری می شود ، اما آن فقط در حالت کششی آزمایش می گردد
برای تعیین مشخصات ناهمسانگردی، دانستن حدود شکل دهی ورقهای فولاد ضروری است، زیرا عملیات شکلدهی واقعی خیلی پیچیده است ، که با شرایط سه حالتی مواجه می شود ، که کشش - کشش ، کرنش صفحه ای و کشش - فشار میباشد. قالب سازان با شناختِ حدود شکل دهی ورقهای فولادی، می توانند طراحی قالبهای مناسب جهت عمل شکلدهی ورق فلزی را بسیار راحتتر انجام دهند . دیاگرام های حد شکل پذیری برای دانستن رفتار شکل دهی ورقهای فولادی، ایجاد می شود.
مواد و روش آزمایش
ترکیب شیمیایی فولاد عاری از عناصر بین نشین - - IF مورد بررسی ، در جدول - 1 - داده شده است . این فولاد بعد از عملیات نورد داغ کنترل شده ، تحت نورد سرد و شرایط آنیل کاری نوبه ای و پیوسته قرار گرفت .
بعداز این که ورق ها ، جهت حصول ساختار میکروسکوپیِ ریز و یکنواخت ، حدود 85 الی 90% نورد داغ شد ، برای کاهش سطح مقطع اسمی 50% ، 70% ، 80% و 90% با چندین پاس ، نورد سرد شد . از دستگاه های نورد بزرگ برای کاهش سطح مقطع سرد استفاده گردید . ضخامت نهایی ورقهای فولادی بعد از نورد سرد ، 2 ، 1,2 ، 0,8 و 0,4 میلیمتر بود . در ادامه ی نورد سرد ، ورق های فولادی به طریق نوبه ای و پیوسته آنیل کاری شد .
آنیل کاری نوبه ای در کوره ی آنیل کاری انجام گرفت . برای آنیل کاری نوبهای ، ورقهای فولادی نورد سرد شده در کوره ای با دمای 730درجهِ سانتیگراد برای مدت 18 ساعت حرارت داده شد. علاوه بر این ، نرخ های حرارت دهی و خنک کاری آنیل کاری نوبه ای با 50 ⁄ صورت گرفت.
از طرف دیگر ، آنیل کاری پیوسته به طور آزمایشگاهی ، در نوعی کوره با گودالی از حمام نمک انجام شد . ورق های فولادِ نوردِ سرد دهش در داخل کورهِ حمام نمک، با دمای 850 برای مدت 300 ثانیه ، فرو برده شد . ورق های فولادِ آنیل پیوسته شده در داخل آب کوئنچ گردید ، و در ادامه ، برای آزادسازی تنش های داخلی ، در دمای 400 برای مدت 600 ثانیه حرارت مجدد داده شد.
خواص مکانیکی ورق های فولادی به وسیله ی روش آزمون کشش در وضعیت نوردِ سردِ آنیل کاری نوبه ای به علاوه آنیل کاری پیوسته شده ، تعیین گردید . استحکام ، درصد ازدیاد طول نسبی و توان کرنش سختی ، با استفاده از دستگاه آزمون یونیورسال الکتریکی خودکار Instron مشخص شد. توان کرنش سختی با استفاده از داده های تنش - کرنش تعیین گشت . از استانداردهای ASTM EM-04 و ASTM E646-00، به ترتیب برای تعیین استحکام کششی و توان کرنش سختی تبعیت شد. مقادیر ناهمسانگردی پلاستیک - r - 1 و ناهمسانگردی صفحه ای - U - 2 به وسیله ی روش آزمون کشش در سه جهتِ صفر ، 45 و 90 درجه نسبت به جهت نورد تعیین شد . از استاندارد ASTM E517-00 برای تعیین مقادیر rتبعیت شد .
از ورق های فولاد هشتاد درصد نورد سردِ آنیل شده به طریق نوبه ای و پیوسته ، برای تعیین دیاگرام حد شکل پذیری استفاده گشت . ضخامت ورق فولادی مورد مصرف ، 0,8 میلیمتر بود . آزمونه ها3 با طول 70 میلیمتر ساخته شد و پهنا بین 70 و 25 میلیمتر متغیر بود و با دایره هایی به قطر 2,5 میلیمتر گرید4بندی شد . الگوی گرید روی آزمونه ها با استفاده از تجهیزات اِچ الکتروشیمیایی حکاکی گردید . برای آزمون ها ، یک سری از آزمونه ها تا حد گردنی شدن موضعی و سری دیگری از آزمونه ها تا شکست نهایی ، تحت کشش اتساعی قرار گرفت
