بررسی المان محدود و تجربی فرآیند تغییر شکل شدید لوله‌ آلومینیوم به روش ECAP

نویسندگان

1 دانشگاه امام حسین(ع)

2 دانشگاه پیام نور تهران واحد ری/ شرکت طوفان الکتریک ( قم)

چکیده

تولید فلزات ریزساختار فوق ریزدانه و نانو در سال‌های گذشته موردتوجه محققان و مهندسان قرارگرفته است. هدف از تولید این مواد با روش‌های خاص، دستیابی به قطعات سبک‌وزن با استحکام و قابلیت بالاست. روش‌های متنوعی برای تولید قطعات توپر با مقاطع گرد و یا مربع با استفاده از فرآیند تغییر شکل شدید توسط محققین ارائه‌شده است. اما در خصوص تولید لوله‌های با استحکام به وزن بالا، کارهای به نسبت کمتری ارائه گردیده است. آلیاژ استفاده‌شده در این پژوهش از گروه آلومینیوم به شماره 3003 بود که دارای استفاده صنعتی و به لحاظ خصوصیات ساختاری قابلیت تحمل کار سرد خوبی بود. در این مقاله، یک روش اکستروژن مستقیم برای تولید لوله با استحکام بالا ارائه‌شده است. اغلب مطالعات گذشته بیشتر روی زاویه کانال 90 درجه صورت پذیرفته است، اما در این پژوهش با دیدی جدید زوایای بالای 90 درجه نیز به‌طورجدی بررسی‌شده است. نتایج توزیع کرنش و تنش در نمونه‌های شبیه‌سازی‌شده جهت به دست آوردن زاویه داخلی و خارجی بهینه موردبررسی قرارگرفته است. بعد از به دست آوردن زوایای بهینه، قالب موردنیاز ساخته و نمونه‌ها به‌صورت عملی مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج تجربی نشان داد که استفاده از این زوایا در فرایند تغییر شکل شدید لوله‌ی آلومینیوم گروه 3003، باعث افزایش قابل‌توجه استحکام کششی و سختی می‌شود.

کلیدواژه‌ها


Valiev, R. Z., and Langdon, T.G. “Principles of equal-channel angular pressing as a processing tool for grain refinement”, Int. Progress in Materials Science, Vol. 51, No. 7, pp.881-981, 2006.##
Iwahashi, Y., Wang, J., Horita, Z., and Terence, G. “Principle of Equal Channel Angular Pressing for the processing of ultra-fine grained material”, Scripta Materially, Vol.35, No. 2, pp.143-146, 1996.##
Lokesh, T., Matsuki, and Mallik, U.S.  “Effect of   Equal Channel Angular Pressing on the Microstructure and Mechanical Properties of Al6061-sic Composites”; Proc. Int. Conf. Data. Eng. India, 2016.##
Basavaraj, V., Chakkingal, U., and Kumar, T.S. “Study of channel angle influence on material flow and strain inhomogeneity in equal channel angular pressing using 3D finite element simulation”, Journal of Materials Processing Technology. Vol. 209, No. 1, pp.89-95, 2009.##
Safdarian, R. “Experimental and Numerical Investigation of Forming Limit Diagram of 6061 Aluminum Sheet”, Aerospace Mechanics Journal. Vo 13, No 3, pp.77-86, 2016.##
Hashemi, S. J., Moslemi, H., Liaghat, G. H. and Deylami, H. “Forming Limit Curve at Neck and Forming Limit Curve at Fracture in Hydroforming of Aluminum Tubes”, Aerospace Mechanics Journal. Vo 11, No 1, pp.77-86, 2013.##
Djavanroodi, F., Ebrahimi, M., Nikbin, K.M. “Experimental investigation of three different tube equal channel angular pressing techniques”, Int. Kovove Mater. Vol. 53, No 9, pp.27-34, 2015.##
Hyoung, S. K. “Finite element analysis of equal channel angular pressing using a round corner dies”, Materials Science and Engineering. Vol. 315, pp.122-128, 2015.##
Jong, P., Jin, S. “Effect of Die Shape on the Deformation Behavior in Equal-Channel Angular Pressing”, Metallurgical and materials transaction. Vol. 32, No. 2, pp.26-30, 2014.##
10. Guoqun, Z., Shubo, X., Yiguo L., Yanjin, G., Ning, L., and Xufang, R. “Grain refinement mechanism analysis and experimental investigation of equal channel angular pressing for producing pure aluminum ultra-fine grained materials”, Materials Science and Engineering. Vol. 3, No. 4, pp.      281–292, 2006.##
11. Dumoulin, S. H., Roven, H.J., Werenskiold, H., and Valberg, H.S. “Finite element modeling of equal channel angular pressing: Effect of material properties, friction and die geometry”, Materials Science and Engineering. Vol. 221, No.4, pp.248–251, 2005.##
12. Mohebbi, M.S., and Akbarzadeh, V. “Accumulative spin-bonding (ASB) as a novel SPD process for fabrication of nanostructured tubes”, Int. Materials Science and Engineering, Vol. 528, No.1, pp.180–188, 2010.##
13. Toth, L.S., Arzaghi, M., Fundenberger, J. J., Beausir, B., Bouaziz, O., and Arruffat, M. R. “Severe plastic deformation of metals by          high-pressure tube twisting”, Int. Scripta Materialia, Vol. 60, No. 3, pp.175–177, 2009.##
14. Faraji, G.H., Babaei, A., Mashhadi, M.M., and Abrinia, K. “Parallel tubular channel angular pressing (PTCAP) as a new severe plastic deformation method for cylindrical tubes”, Int. Materials Letters. Vol. 77, pp.82-85, 2012.##
15. Ghadiri, M., Mahmoud, M.M., Ghamami, M. “Study of effective parameters of Parallel Tubular Channel Angular Pressing (PTCAP)”, Int. Modares Mechanical Engineering. Vol. 14, No. 16, pp.     27-33, 2015.##
16. Zangiabadi, A., and Kazeminezhad, M. “Development of a novel severe plastic deformation method for tubular materials”, Materials Science and Engineering, Vol. 528, pp.5066–5072, 2001.##
17. Djavanroodi, F., Zolfaghari, A.A., Ebrahimi, M., and Nikbin, K.M. “Equal Channel Angular Pressing of Tubular Samples”, Int. Acta Metall. Sin. Vol. 26, No. 5, pp.574-580, 2013.##
18. Borhani, M., and Djavanroodi, F. “Rubber pad-constrained groove pressing process: Experimental and finite element investigation”, Int. Materials Science and Engineering. Vol. 546, pp.1-7, 2012.##
19. Faraji, Gh., Mashhad, M.M., Kim, H.S.  “Deformation Behavior in Tubular Channel Angular Pressing (TCAP) Using Triangular and Semicircular Channels”, Int. Materials Transactions. Vol. 53, No. 1, pp.8-12, 2012.##
21. Riazat, M., and Faraji, G. “Size Effect Channel Angular Pressing (ECAP) Process”, Vol. 3, No. 3, pp.3-12, 2015.##