پایان‌نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی مکانیک گرایش طراحی کاربردی

عنوان:

تأثیرات پروفیل قالب روی خواص مکانیکی ورق‌های یک آلیاژ منیزیم تولید شده طی عملیات اکستروژن مستقیم و جانبی

استاد راهنما:

دکتر فرامرز فرشته‌صنیعی

اساتید ممتحن:

دکتر رحمن سیفی

دکتر عباس پاک

نگارش:

دانش فریور

زمان: چهارشنبه 21 شهریور 1397 ساعت 9 صبح

مکان: آمفی تئاتر دانشکده مهندسی

 

Thesis submitted for Master of Science in Mechanical Engineering- Applied Design

 

 

 

 

 

 

 

Title

 

The effects of the die profile on mechanical properties of a magnesium alloy sheet extruded via forward and lateral extrusion operations

 

 

 

 

Supervisor:

Faramarz Fereshteh-Saniee (Ph. D)

 

 

 

Examiners:

Rahman Seifi (Ph. D)

Abbas Pak (Ph. D)

 

 

 

By:

Danesh Farivar

 

 

 

Time:

 9 A.M, Wednesday, September 12, 2018

 

 

Place:

Amphitheater Engineering Faculty

 

چكيده:

     شکل‌دهی فلزات به عنوان یکی از روش‌های مهم ساخت و تولید قطعات محسوب می‌شود. از این رو شناخت هر چه دقیق‌تر آن، صنعت را به سمت تولید قطعات با کیفیت بالاتر سوق می‌دهد. منیزیم و آلیاژهای آن نیز دارای خواصی مانند: نسبت استحکام به وزن بالا و قابلیت ریخته‌گری و ماشین‌کاری مناسبی می‌باشند. لذا امروزه استفاده از آن‌ها در صنایع مختلف از جمله خودروسازی، هواپیماسازی و صنایع نظامی رو به افزایش است. انجام فرآیندهای شکل‌دهی به‌ویژه اکستروژن بر روی این آلیاژها، باعث همگنی بیشتر ریز‌ساختار و در‌نتیجه بهبود خواص مکانیکی محصول می‌گردد. در پایان نامه حاضر، به تولید ورق از آلیاژ منیزیم AM60 توسط فرآیندهای اکستروژن مستقیم و جانبی پرداخته شده است. پس از مطالعه تحقیقات انجام گرفته در زمینه اکستروژن آلیاژهای منیزیم، شبیه‌سازی فرآیندهای اکستروژن مستقیم و جانبی به منظور تخمین نیروی مورد نیاز به‌وسیله نرم‌افزار Deform و نیز آزمایش فشار برای یافتن خواص مکانیکی آلیاژ AM60 منیزیم، صورت پذیرفت. بیلت‌های مورد نیاز آزمایش‌ها پس از ریخته‌گری و ماشین‌کاری، تحت فرآیندهای اکستروژن مستقیم و یا جانبی قرار گرفتند. چون هدف این پایان‌نامه صرفاً بررسی اثر پروفیل قالب (اثر هندسه ابزار در ناحیه تغییر شکل پلاستیک) بود، از دو مغزی برای قالب اکستروژن مستقیم و سه مغزی برای قالب اکستروژن جانبی با پروفیل‌های خطی و غیر‌خطی برای هر یک از قالب‌ها استفاده و سایر پارامترها در آزمایش‌های عملی از جمله نسبت اکستروژن، طول قالب و شرایط اصطکاکی ثابت فرض شدند. در مجموع 12 آزمایش‌ اکستروژن جانبی و 8 فرآیند اکستروژن مستقیم در دماهای ℃300 و ℃350 و سرعت‌های mm/min25/1 و mm/min5/2  بر روی بیلت‌ها انجام پذیرفت. ورق‌های تولید شده جهت مطالعه خواص مکانیکی، تحت آزمایش کشش در دمای اتاق و همین‌طور بررسی ریز‌ساختار (متالوگرافی) و میکروسختی سنجی قرار گرفتن. مشخص شد که فرآیند اکستروژن مستقیم در مقایسه با جانبی به نیروی کم‌تری نیاز داشته ولی اکستروژن جانبی، دارای خواص مکانیکی بهتر و ساختار ریزدانه‌تری است. در اکستروژن مستقیم، ورق حاصل از پروفیل مرتبه دوم کم‌ترین نیرو و ورق تولیدی توسط پروفیل نمایی با وجود تولید حداکثر نیرو اما استحکام تسلیم و نهایی و سختی بیش‌تر و ساختار ریز دانه‌تری نسبت به سایر پروفیل‌ها داشت و نتایج پروفیل خطی بین این دو قرار گرفت. اما در اکستروژن جانبی شرایط نیروی تولیدی و همچنین روند بررسی خواص و ریزساختار ورق‌های حاصل از قالب‌های پروفیل‌ مختلف، درست برعکس فرآیند مستقیم بوده است. در نتیجه برای آزمایش‌های صورت گرفته در پژوهش حاضر می‌توان گفت که ورق اکسترود شده توسط قالب اکستروژن جانبی با پروفیل مرتبه دوم در دمای ℃300 و سرعت mm/min5/2، دارای کم‌ترین میانگین اندازه دانه و بالاترین استحکام و سختی و به عبارتی بهترین کیفیت در بین ورق‌های تولیدی حاصل از شرایط و پروفیل‌های مختلف فرآیندهای اکستروژن جانبی و مستقیم می‌باشد.

واژه¬های کلیدی: اکستروژن جانبی و مستقیم- آلیاژ AM60 منیزیم- پروفیل قالب- دمای فرآیند- سرعت کوبه

Abstract:

      Metal forming is one of important manufacturing processes for making components with high quality and strength/weight ratio. On the other hand, magnesium and its alloys have low density, high strength/weight ratio and good cast-ability and machinability. That is why magnesium alloys possess growing applications in military, automobile and aerospace industries. Conducting forming processes such as extrusion on these alloys improves their microstructure, homogeneity and mechanical properties and, consequently, makes their application more extensive. The present MSc thesis is concerned with production of AM60 Mg sheets using forward and lateral extrusion operations. After review of the related literature, finite-element (FE) simulations of the forward and lateral extrusions were carried out using Deform software and in order to estimate the required forming loads for performing these processes. With this regard, several compression tests were conducted to obtain the flow curves of AM60 alloy at different temperatures and various strain rates. After casting and machining of the required billets, they were subjected to either forward or lateral extrusion process. Since the main objective was studying the influence of the die profile for these operations, a couple of die inserts and three additional ones, with linear and nonlinear profiles, were prepared for the forward and lateral die sets, respectively. Other process conditions, namely the frictional condition, die length and extrusion ratio, were kept unchanged for all the extrusion operations. Altogether, 20 forward and lateral extrusions were performed at two temperatures and two rates of strain. Complementary experiments were performed on various products in order to study their microstructures, hardness distributions and mechanical properties. It was found that lateral extrusion needed greater forming load in comparison with the forward extrusion. However, AM60 sheets produced via the lateral extrusion exhibited finer microstructures with much higher strength and hardness. In the forward and lateral extrusions, the second-order polynomial and the exponential profiles, respectively, represented the minimum force requirement. Nevertheless, the second-order die profile resulted in sheets with much higher strength and quality for the lateral extrusion operation. It was also observed that the lower the temperature and the higher the strain rate, the greater was the strength of the Mg sheet. Therefore, the AM60 product with superior quality was made with the lateral extrusion die set, at a temperature of 300 oC and with a ram speed of 2.5 mm/min.

Key Words: Forward & Lateral extrusion- AM60 Magnesium alloy- Die profile- Process Temperature- Ram Speed

 

 

 

 

 

2- سوابق تحصیلی
معدل	شهر	واحد آموزشی	طول مدت تحصیل	گرایش	رشته تحصیلی	مقطع تحصیلی
31/14	کرمانشاه	دانشگاه رازی	89- 93	-	مهندسی مکانیک	کارشناسی
86/17	همدان	دانشگاه بوعلی سینا	94- 97	طراحی کاربردی	مهندسی مکانیک	کارشناسی ارشد
عنوان پروژه کارشناسی: شبیه‌سازی عددی و تحلیل سیکلون‌ها (غبارگیر صنعتی) توسط نرم‌افزار Fluent
عنوان پروژه کارشناسی ارشد: تأثیرات پروفیل قالب روی خواص مکانیکی ورق‌های یک آلیاژ منیزیم تولید شده طی عملیات اکستروژن مستقیم و جانبی

 

3- سوابق صنعتی

1- گذراندن کارآموزی در کارخانجات نساجی بروجرد

2- فعالیت کوتاه مدت در زمینه مدل‌سازی و تولید قطعات و قالب‌های صنعتی در شرکت صنعتی درخشان ساز

 

4- میزان آشنایی با نرم‌افزارهای مختلف و زبان انگلیسی

1- تسلط کامل بر نرم‌افزارهای Microsoft Office ( (Word, Excell, Powerpoint

2- تسلط کامل بر نرم‌افزارهایDeform  Mip &

3- تسلط نسبی بر نرم‌افزارهای طراحی Solidwork & Catia و کدنویسی توسط نرم‌افزار MATLAB

4- تسلط خوب در مهارت‌های Writing & Listening زبان انگلیسی