بخشی از مقاله
در این پژوهش تأثیر فرآیند اکستروژن معکوس تجمعی بر خواص و ریزساختار آلومینیوم خالص تولیدشده به روش متالورژی پودر بررسی شده است. برای ساخت نمونههای آلومینیومی، پودر آلومینیوم خالص به روش پرس سرد شکل داده شده و سپس تحت فرآیند تفجوشی در دمای 580 درجهی سانتیگراد قرار گرفت. فرآیند اکستروژن معکوس تجمعی در دمای 250 درجهی سانتیگراد روی قطعات متالورژی پودر صورت گرفت. ریزساختار قطعات با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی - SEM - و میکروسکوپ نوری - OM - ارزیابی شد و بهمنظور بررسی خواص فیزیکی و مکانیکی نمونههای فرآوری شده آزمونهای چگالیسنجی، سختیسنجی انجام گرفت. نتایج نشان میدهد پس از اکستروژن معکوس تجمعی، تخلخل 2/8 درصد کاهش یافته است. سختی آلومینیوم خالص پس از تفجوشی 38/1 ویکرز بود و پس از فرآوری به 51/6 ویکرز رسید.
کلمات کلیدی: آلومینیوم خالص، تغییر شکل پلاستیکی شدید، متالورژی پودر، اکستروژن معکوس تجمعی.
مقدمه
در میان فرآیندهای ساخت قطعات فلزی، متالورژی پودر از کارایی گستردهتری برخوردار هست. در اصل، فرآیند متالورژی پودر، یک پودر فلزی با ویژگی های مشخص را انتخاب کرده و آن را به قطعهای مستحکم، دقیق و با عملکرد بالا تبدیل می نماید. این روش فرآیندی قابل انعطاف است و دارای قابلیت تولید گستره ی وسیعی از مواد، ریزساختارها و ویژگی های جدید است و هم اکنون در مقیاس بالا در بسیاری از کاربردهای مهندسی استفاده می شود. با توجه به اینکه چگالش پیش نیاز عملکرد بالای قطعات متالورژی پودر است، جهت افزایش چگالش می توان از فرآیند های تکمیلی که مستلزم اعمال هم زمان گرما و تنش برای بستن حفره ها و تخلخل ها است، استفاده کرد. فرآیند های تکمیلی باید به گونه ای باشد که منجر به کاهش تخلخل و بهبود در خواص مکانیکی و فیزیکی شود .[1]
از طرفی چالش اصلی در این فرآیند، بهبود خواص در قطعه ضمن حفظ ابعاد اولیه قطعات است. اخیراً از فرآیند های تغییر شکل پلاستیکی شدید 1 - SPD - برای قطعات فلزی، به منظور فشردن و تغییر شکل هم زمان پودر فلزات، استفاده می کنند که در این شرایط فرآیند تغییر شکل شدید پلاستیکی، نقش متراکم کردن را بر عهده دارد. علاوه بر این تغییر شکل شدید پلاستیکی میتواند جهت بهبود خواص فلز بهوسیله ریزدانه کردن، بدون ایجاد تغییرات قابلتوجهی در ابعاد نمونه استفاده شود .[2]تغییر شکل شدید پلاستیکی نماینده ی گروهی از روش های شکل دادن فلزات می باشد که بهمنظور تولید مواد ریز دانه، کرنش بسیار بالایی به ماده اعمال میشود. هدف اصلی استفاده از این فرآیند تولید قطعات با استحکام بالا و سبک می باشد. اولین تحقیقات در مورد SPD بیش از 25 سال پیش انجام شد و در سالهای اخیر توجه بسیاری از محققان را جلب کرده است .[6-3]
فشار تحت کانال زاویهای با مقطع یکسان 2 - ECAP - ، پیچش تحت فشار بالا 3 - HPT - و نورد تجمعی پیوندی 4 - ARB - و اکستروژن معکوس تجمعی 5 - ABE - مثال هایی از فرآیند تغییر فرم پلاستیک شدید هستند. تغییر شکل های متداول می تواند منجر به ریز شدن ساختار در دماهای پایین شود، اما معمولاً ساختارهای تشکیل شده، ریزساختارهایی از نوع سلولی حاوی مرزهایکم زاویه6 می باشند، درحالی که ساختارهای حاصل از تغییر شکل های پلاستیکی شدید، حاوی دانه هایی فوق ریز با مرزهای بزرگ زاویه هستند.درنتیجه فرآیند تغییر شکل پلاستیک شدید به عنوان روش های شکل دهی فلز که در آن کرنش بسیار بالایی بر ماده جامد بدون هیچگونه تغییر در ابعاد کلی نمونه اعمال میگردد، گسترش یافتند 6]و.[7
در این پژوهش از فرایند اکستروژن معکوس تجمعی استفاده شد. فرآیند اکستروژن معکوس تجمعی در سال 2009 توسط زارعی و فاطمی باهدف اعمال تغییر شکل برشی و دستیابی به مواد فوق ریز دانه 7 - UFG - ابداع شد. این فرآیند شامل دو مرحله ی اکستروژن معکوس و آهنگری است که با به کارگیری یک جفت سنبه و به صورت پیوسته انجام می شود. این دو سنبه در داخل یکدیگر قرارگرفته و توانایی حرکت در یکدیگر را دارند. شماتیک فرآیند ABE در شکل 1 نشان داده شده است. ابتدا قطعه داخل قالب قرار میگیرد و سنبهی داخلی به قطعه فشار آورده و باعث سیلان آن به فضای بین قالب و سنبه میشود. سپس سنبهی خارجی به ماده فشار وارد کرده تا به حالت اولیه خود برسد و بدین ترتیب تغییر سطح مقطع ایجادشده در مرحلهی اکستروژن معکوس به وسیله سنبهی خارجی جبران میشود. درنتیجه قطعه طی یک سیکل کامل، به ابعاد اولیه برمی گردد .[8]
