بخشی از مقاله
خلاصه
در این تحقیق، با استفاده از یک روش خلاقانه اثر زوایای قالب در فرایند شکلدهی مومسان شدید میله تیتانیومی در کانال همسان زاویهدار بر فشار فرایند مورد بررسی قرار گرفته است. میله تیتانومی خالص تجاری از گرید 2 که اهمیت بالایی درصنعت دارد برای مطالعه موردی انتخاب شد. خواص کشسان-مومسان آن بهکمک آزمون کشش تکمحوری به صورت تجربی بدست آمد و معادله توانی هولومن برای ناحیه مومسان تقریب زدهشد . خطوط جریان به صورت منحنیهای بزیر درجه3 در نظر گرفته شد، سپس با استفاده از تئوری کران بالا به استخراج روابط عمومی پرداخته و معادله فشار بیبعد شده فرایند با توجه به این دو زاویه بدست آمد. با قراردادن حالات مختلف زاویهی قالب و زاویه گوشه، اثر آن بر کرنش وفشار مورد مطالعه قرار گرفت. مشخص شد که با افزایش زاویه قالب، در حالیکه کرنش مومسان اعمالی کاهش می شود، نیروی فرایند نیز کم خواهدشد. این درحالی است که تاثیر زاویه گوشه بر فشار فرایند ناچیز است.
کلمات کلیدی: تئوری کران بالا، ایکپ، خطوط جریان، تیتانیوم، زاویه قالب، منحنی بزیر
.1 مقدمه
فرایند ایکپ* برای نخستین بار توسط سگال و همکارانش در دهه1970 معرفی شد و یکی از جذاب ترین روشهای تغییرشکل مومسان شدید است .[1] در این فرایند با اعمال کرنشهای شدید به نمونه، اندازه دانهها تا مقیا س نانومتری کاهش و در مقابل خواص مکانیکی فلز بهبود چشمگیری مییابد.[2] لذا این روش یک الگوی اقتصادی جهت تولید صنعتی مواد ریزدانه بوده که نسبت به سایر روشها نیز توجه بیشتری را به خود جلب کرده است .[3] در سالیان سال دانشمندان بسیاری برروی روشهای گوناگون تحقیق کرده و نتایج آنها موجود است وبه طورمثالد میتوان به تحقیقات آقای طاهری وهمکاران اشاره نمود که به تحلیل کرانبالا آلیاژ آلومینیوم در دمای بالا پرداختند ونرخ کرنشهای مختلف واثر آنها رابر نیرو وسایر پارامترها سنجیدند.[4]
ویا میتوان از تحقیقات آقای پریگ و همکارانش که به روش حدکران بالا و مقایسه داده-ها با روش خطوط لغزش اشاره نمود و همچنین برای صحتسنجی با نتایج تجربی مقایسه نمود.[3] ازدیگرسو میتوان به نتایج تحقیقات آقای پایدار وهمکاران اشاره داشت که برای نخستین بار به تحلیل فرآیند بامقطع دایروی پرداختند واثر اصطکاک و شکل قالب رابر فشار فرآیند مورد سنجش قرار دادند.[5] در این تحقیق نیز سعی شده است تا با استفاده از روش کران بالا به تحلیل فرایند ایکپ پرداخته و بتوان از این روش برای یافتن نیروی فرایند با توجه به پارامترهای هندسی پرداخت و هزینه و زمان را که صرف شبیهسازی و یا آزمونهای تجربی شده است را کاهش داد.
.2 تعریف مسئله
طرحواره فرایند ایکپ را میتوان در شکل1 مشاهده نمود که در آن زاویه قالب و زاویه گوشه میباشد. همچنین زاویه تکمیلی برای زاویه گوشه و قالب است. ماده تحت سرعت اولیه وارد و درنهایت با همان سرعت خارج میشود. برای تحلیل کران بالای فرایند و تشکیل خطوط جریان ماده برحسب تئوری بزیر و مدل کردن این خطوط جریان برحسب منحنی درجه 3 بزیر از شکل 1 بهره گرفته شده است و با مدلسازی این خطوط، مقادیر نرخ کرنش و کرنش در هر نایحه بدست آمد. سپس با استفاده از تئوری حد کران بالا به معادله فشار یا نیروی فرایند دست پیدا نمود .[5]ماده مورد بررسی در این تحقیق تیتانیوم خالص تجاری از گرید 2 می باشد که بهکمک آزمون کشش تکمحوری منحنی تنش-کرنش آن مطابق شکل 2 بدست آمد. در حل تحلیلی رفتار مومسان ماده به صورت معادله توانی هولومن مطابق رابطه 1 تقریب زده شد:در این رابطه وبهترتیب ضریب سختی و توان کرنش سختی ماده است.
.3 مدلسازی خطوط جریان به روش بزیر
در این روش برای مدلسازی از نقاط کنترلی استفاده میشود و برای آن که بتوان به صورت کامل منحنی را مدلسازی نمود، میبایست از منحنی درجه3 بزیر که دارای چهار نقطه کنترلی است استفاده نمود .[6] در این حالت، باید چهار نقطه کنترلی که شامل ابتدا، انتها و نقاط تغییر حالت خطوط جریان است در نظر گرفته شود و آنها را تا نامید و با توجه به تئوری منحنیهای بزیر و شرایط قالب، مختصات این نقاط به شرح ذیل خواهد بود:][7
