بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق، از یک روش تحلیلی جدید براي آنالیز کرنش در فرآیند اکستروژن شعاعی مستقیم دو مرحله اي استفاده شده است. براي این کار، حجم تغییر شکل در طول این فرآیند به نه ناحیه مختلف تقسیم شد و سپس کرنش اعمال شده بر قطعه تولیدي از این فرآیند با محاسبه متوسط نرخ کرنش موثر و زمان تغییر شکل در هر ناحیه محاسبه شد.
محاسبات کرنش نشان دادند که این روش، قابلیت اعمال کرنش بسیار بزرگ را دارد و قابل مقایسه با کرنش حاصل شده از روشهاي تغییر شکل پلاستیک بسیار شدید است. براي بررسی صحت این موضوع، قالبی مناسب طراحی و ساخته شد و فرآیند در دماي اتاق انجام شد. نتایج ریزسختی سنجی قطعه تولید شده نشان داد که سختی در طول این فرآیند افزایش یافته است که نشان دهنده اعمال کرنش بسیار بزرگ بر روي قطعه تولید شده در طول این فرآیند است. نتایج تحلیل حاصل شده با نتایج بدست آمده از کار آزمایشگاهی مقایسه شدند که این مقایسات هم خوانی خوبی را نشان میدهند.
مقدمه
اکستروژن یکی از جوانترین فرآیندهاي شکلدهی فلزات است که احتمالاً براي اولین بار در پایان قرن هجده براي ساخت لوله-هاي سربی استفاده شده است. بیش از نیم قرن است که بررسیهاي تحلیلی و آزمایشگاهی برروي این فرآیند آغاز شده است.
وابسته به جهت حرکت پانچ و جهت سیلان ماده فرآیند اکستروژن به سه نوع اصلی اکستروژن مستقیم - Forward Extrusion - ،اکستروژن معکوس - Backward Extrusion - و اکستروژن شعاعی - Radial Extrusion - تقسیم بندي میشود. اما براي تولید قطعات با شکل پیچیده مانند چرخدندههاي گیربکس خودرو، اتصالات براي چسباندن لولهها به همدیگر و سایر موارد شناخته شده از ترکیب اکستروژن شعاعی با فرآیند دیگري مانند اکستروژن مستقیم و یا معکوس استفاده میشود. تعدادي از این فرآیندها شامل: اکستروژن مستقیم – معکوس [1-3] - Backward‐Forward Extrusion - ، اکستروژن شعاعی معکوس – مستقیم - Forward Backward Radial Extrusion - ، اکستروژن معکوس دو مرحلهاي [5] - Double‐Backward Extrusion - ،اکستروژن چند مرحلهاي [6] - Multi‐Step Extrusion - ، اکستروژن شعاعی معکوس [7] - Radial Backward Extrusion - ،اکستروژن شعاعی مستقیم .
تجزیه و تحلیل بسیاري از این فرایند ها توسط بسیاري از محققین با استفاده از روش هاي حد بالا - Upper Bound - و المان محدود - Rigid‐Plastic Finite Element - انجام شده است.[1-11] همچنین تلاشهایی براي تجزیه و تحلیل اکستروژن شعاعی مستقیم و اکستروژن شعاعی معکوس به روشهاي حد بالا و المان محدود صلب- پلاستیک - Rigid‐Plastic Finite Element - انجام شده است اما تاکنون فرآیند اکستروژن شعاعی مستقیم دومرحلهاي که ترکیب دو مرحله اکستروژن شعاعی و اکستروژن مستقیم است مورد تجزیه تحلیل قرار نگرفته است.
در این فرآیند پس از قرار گرفتن نمونه اولیه در قالب با فشار پانچ نمونه به سمت ماندرل که بی حرکت است هدایت می شود و در ناحیه II بگونه اي تغییر شکل می دهد که جهت حرکت آن 90 درجه تغییر میکند و از حالت عمودي به حالت افقی تبدیل میشود و در ناحیه III نمونه در جهت شعاعی به صورت افقی سیلان می کند و با اعمال نیروي بیشتر نمونه دوباره در ناحیه IV به گونه اي تغییر شکل می یابد که جهت حرکت آن دوباره عمودي می شود و در ناحیه V به سیلان خود ادامه می دهد، در صورت اعمال نیروي بیشتر، نمونه وارد ناحیه VI میشود و اکسترود ماده در این ناحیه و نواحی VII و VIII به ترتیب مشابه نواحی II و III و IV ادامه می یابد تا نهایتا" نمونه وارد ناحیه IX شود.
شکل - 1 - هندسه قالب و مناطق تغییر شکل را در حین فرآیند اکستروژن شعاعی مستقیم دومرحلهاي نشان میدهد.
اهداف مورد بررسی در این مقاله شامل:
- الف - محاسبه کل کرنش اعمال شده در قطعه تولید شده توسط فرآیند اکستروژن شعاعی مستقیم دو مرحله اي
- ب - طراحی، ساخت و اجراي فرآیند، سپس انجام آزمایشاتی مانند ریزسختی سنجی
- ج - مقایسه نتایج تجزیه و تحلیل و کار آزمایشگاهی.
شکل -1 نواحی مختلف تغییر شکل در فرآیند اکستروژن شعاعی مستقیم دو مرحله اي
