فرامرز فرح‌افشان

تاریخ انتشار : Publish : نسخه قابل چاپ Print

دانشكده مهندسي

گروه مهندسی مکانیک

پايان نامه براي دريافت درجه كارشناسي ارشد

 

عنوان:

مطالعه عددی و تجربی فرایند اکستروژن مارپیچی در کانال‌های مساوی زاویه‌دار

 

استاد راهنما:

دكتر عباس فدائی

 

پژوهشگر:

فرامرز فرح‌افشان

Farahafshan.faramarz@yahoo.com

چكيده پايان نامه:

      در این پژوهش روشی جدید در زمینه روش­های تغییر شکل پلاستیک شدید معرفی می­شود. روش اکستروژن پیچشی در کانال­های مساوی زاویه­دار(SP-ECAE) با الهام از روش­های اکستروژن پیچشی مستقیم تقارن محوری (AFSE) و اکستروژن گردابی (VE) در ترکیب با روش اکستروژن در کانال­های مساوی زاویه­دار (ECAE) ابداع شده است. قالب فرایند SP-ECAE از دو کانال دایره‌ای متقاطع با سطح مقطع برابر تشکیل می­شود، که راستای دو کانال بر یکدیگر عمود می­باشد و درون کانال ورودی چهار شیار با هندسه دایره­ای قرار داده شده است. با فشردن نمونه در کانال ورودی، به علت فشار پشتی ناشی از اکستروژن جانبی، شیار­ها پر می­شوند و تا پایان نیز پر می­ماند. در روش­های AFSE و VE این فشار پشتی با کاهش قطر تامین می­گردد، که سبب تغییردر هندسه نمونه اولیه می­شود. در ادامه، نمونه از هندسه شیار­ها تبعیت کرده و با عبور از ناحیه مارپیچی سطح مقطع نمونه دوباره به حالت دایره­ای بازگشته و در کانال خروجی اکسترود می­گردد. طی این پژوهش اثر فرایند فوق روی آلیاژ آلومینیوم AA6063 و آلیاژ منیزیم بر پایه آلومینیوم و روی بررسی شد. در مورد آلیاژ آلومینیوم AA6063 اثر تغییرات پارامترهای فرایند یعنی نرخ کرنش و دما طی هفت آزمایش در دما­ی اتاق، 100 و 200 درجه سانتیگراد و با سرعت­های 2، 6 و 12 میلی­متر بر دقیقه بررسی شد. برای مطالعه بیشتر شبیه­سازی فرایند نیز انجام شد. فرایند برای آلیاژ منیزیم نیز در دمای 200 درجه سانتیگراد و با سرعت 5 میلی­متر بر دقیقه انجام شد. به منظور بررسی تغییرات در خواص مکانیکی و ریزساختاری محصول، آزمون­های کشش، سختی و در برخی موارد بررسی ریزساختار صورت گرفت. در مورد آلیاژ آلومینیوم AA6063 استحکام تسلیم محصول فرایند در دمای اتاق با یک بار عبور تقریباً 5/4 برابر شد و استحکام نهایی نیز بیش از %75 بهبود یافت. هم چنین میزان سختی بیش از %87 افزایش پیدا کرد و محصول از همگنی قابل قبولی در توزیع سختی برخوردار بود. اندازه دانه نیز بیش از %54 کوچک­تر شد. در مورد آلیاژ منیزیم نیز استحکام تسلیم و استحکام نهایی هر دو بعد از یک عبور 7/1 برابر شدند و هم­چنین شکل­پذیری نیز %20 بهبود یافت. میزان سختی در این محصول نزدیک به %42 افزایش پیدا کرد و محصول از همگنی قابل قبولی در توزیع سختی برخوردار بود. اندازه دانه نیز در این محصول بیش از %64 کاهش پیدا کرد.


Abstract:

A new method of severe plastic deformation has been introduced in the present thesis. The Spiral equal channel angular extrusion (SP-ECAE) method has been excogitated using the axisymmetric forward spiral extrusion methods (AFSE) and vortex extrusion (VE) in combination with equal channel angular extrusion method (ECAE). The die of SP-ECAE process is formed by two circular channel with a same cross-section area which the axis of two channels is vertical on each other and four circular groove has been placed in the input channel. With pressing the sample into the inlet channel the grooves are filled and will remain filled until the end of process due to the back pressure caused by the lateral extrusion. In AFSE and VE methods the back pressure is supplied by a decrease of diameter which cause changes in the geometry of the prototype. After that the billet will follow the geometry of the grooves and after passing the of spiral zone the cross section will be returned to the circular cross section and will be extruded in output channel. In this study the effect of these process on AA6063 aluminum alloy and magnesium alloy based on aluminum and zinc was investigated. In the case of aluminum alloy AA6063, some process parameters including the strain rate and the temperature in seven tests in the room temperature, 100 and 200 °C and with velocities 2, 6 and 12 mm/min were investigated. Simulation of the process for more study. The process was performed for magnesium alloy at a temperature of 200 °C with velocity of 5 mm/min also. To evaluate the changes in mechanical properties and microstructure of the products, tensile tests, hardness tests and in some cases microstructure study were performed. The yield strength of product of aluminum alloy AA6063 which was produced by one pass at room temperature became approximately 4.5 times and the ultimate strength is also increased more than 75%. In this product, the hardness value increased more than 87% and hardness distribution of product was acceptably homogen and the grain size decreased more than 54%. Both of the yield strength and ultimate strength of magnesium alloy after one pass became 1.7 times and the elongation improved about 20%. Value of hardness in this product increased about 42% and the hardness distribution was acceptably homogen and the grain size was decreased more than 64%.

 

 

زمان: یکشنبه 6/7/1393 ساعت 16

مكان: سمینار3 دپارتمان مکانیک-دانشکده مهندسی