پيش بيني كارپذيري آلياژ آلومينيوم 6063 در فرآيند ECAP با استفاده از روش اجزاء محدود

كارشناسي ارشد

فرآيند تغيير شكل پلاستيكي شديد يكي از روش¬هاي توليد مواد نانو ساختار است كه در دو دهه اخير بسيار موردتوجه قرارگرفته¬است. اين فرآيند كه با توجه به شكل محصول آن دسته¬بندي مي¬شود، در اثر اعمال كرنش¬هاي زياد به ماده، باعث تغييرات ريزساختاري در آن شده و ساختار ماده را تا حد نانومتري تغيير مي¬دهد. ازجمله معروف‌ترين اين روش¬ها مي¬توان به اكستروژن در كانال¬هاي زاويه‌دار هم مقطع ((ECAP اشاره كرد. در اين فرآيند بعد از چند پاس، به خاطر اعمال كرنش¬هاي زياد، قطعه دچار ترك¬هاي سطحي مي¬گردد و ادامه فرآيند امكان¬پذير نيست بنابراين كارپذيري ماده در فرآيند ECAP پارامتر بسيار مهم و تاثيرگذاري مي¬باشد و تعيين¬كننده امكان انجام تعداد پاس¬هاي فرآيند است. در اين پايان¬نامه، اثر طراحي¬هاي جمع شونده و بازشونده در كانال¬ خروجي قالب بر روي كارپذيري آلياژ آلومينيوم 6063 در فرآيند ECAP بررسي شده¬است. از شبيه¬سازي المان محدود براي پيش¬بيني تغييرات ماكزيمم تنش اصلي σ1 مرتبط با ايجاد ترك¬هاي سطحي استفاده¬شده است. نواحي بحراني براي رخداد شكست، سطح بالايي نمونه است كه در آن تنش σ1 كششي است. مشاهده¬شد هنگامي¬كه كانال¬ خروجي موازي يا باز شونده استفاده مي¬شوند، تنش¬هاي سطحي، كششي هستند. در حالي كه در قالب با كانال خروجي جمع¬شونده تنش¬هاي فشاري دخيل هستند. مقدار بهينه زاويه جمع¬شوندگي براي تضمين مقدار σ1 فشاري و اجتناب از افزايش قابل توجه در ناهمگني كرنش، برابر 2/0 درجه بدست آمد. براي اعتبارسنجي پيش¬بيني¬هاي روش المان محدود، دو طراحي مختلف براي كانال خروجي قالب ECAP در نظر گرفته¬شده¬است كه شامل حالات بازشونده و جمع¬شونده با زاويه 2/0درجه مي¬باشند. در قالب با كانال خروجي بازشونده، امكان تغييرشكل نمونه براي 6 پاس بدون ترك¬هاي سطحي وجود داشت اما با استفاده از قالب با كانال خروجي جمع شونده، اين امكان تا 14 پاس بدون اثري از ترك¬هاي سطحي ارتقايافت. افزايش تعداد پاس تغييرشكل به آلياژ كمك كرد تا پس از يك حد اشباع از سختي و استحكام در پاس چهارم، مجدداٌ افزايش استحكام يابد. با استفاده از تصاوير EBSD مشاهده¬شد كه با افزايش قابل توجه تعداد پاس¬هاي تغييرشكل ساختار فوق ريزدانه با اندازه دانه كمتر از 100 نانومتر بدست آمده¬است.

190483

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر حميدرضا جعفريان

شناسايي و انتخاب مواد مهندسي

دكتر سيد محمدتقي صالحي - دكتر عليرضا ايواني