شماره تماس مدرس جهت مشاوره و پشتیبانی آموزشی 09378825252-09155519509

چکيده

 

میله ها و لوله هاي مرکب شامل دو یا تعداد بیشتري لایه فلز می باشند و به دلیل خواصی مثل هدایت الکتریکی زیاد ،ضریب مقاومت خوردگی زیاد، استحکام بالا، مقاومت بهتر به سایش مورد استفاده قرار دارند. لوله ها داراي استحکام و هدایت گرمایی بالا براي کاربرد در مبدل حرارتی و همچنین براي انتقال سیالات با خواص خورندگی مختلف استفاده می شوند. به دلیل حالت تنش فشاري در فرآیند اکستروژن که امکان ایجاد باندهاي متالورژیکی بین دو فلز را می دهد، این فرآیند براي ساخت میله ها و لوله هاي مرکب مناسب است. در این فرآیند، مانند سایر فرآیندهاي شکل دهی فلز، محاسبه مقدار نیروي شکل دهی و بهینه سازي آن داراي اهمیت است. حل دقیق براي بسیاري از فرآیندهاي شکل دهی فلزات در دسترس نیست و تلاش هاي متعددي در زمینه پیشنهاد روش هاي تقریبی که بتواند تخمین قابل قبولی براي نیروي مورد نیاز جهت تغییر شکل پلاستیک ارائه نماید صورت گرفته است. از میان روش هاي حل مختلف، روش کرانه فوقانی به عنوان یک روش تحلیلی و روش المان محدود، به صورت گسترده اي براي تحلیل فرآیند اکستروژن به کار می روند. با وجود اینکه روش المان محدود اطلاعات جزئی فرآیند را در اختیار می گذارد، درعین حال زمان قابل توجهی براي مدل سازي و شبیه سازي مورد نیاز می باشد. به هر حال براي حل مسائلی که مدل آنها پیچیدگی دارد، زمان خیلی زیاد و حافظه زیادي از کامپیوتر نیاز است. در روش کرانه فوقانی زمان بسیار کمتري جهت تحلیل مورد نیاز بوده و به عنوان یک ابزار مناسب براي تحلیل فرآیندهاي شکل دهی که تحلیل آن محدود به تخمین نیروي شکل دهی و یا مطالعه جریان فلز در طول فرآیند است، به کار می رود.

در این پایان نامه فرآیند اکستروژن مستقیم میله ي دو فلزي با قالب مخروطی به روش کرانه ي فوقانی تحلیل و به روش اجزا محدود شبیه سازي شده است. ناحیه ي تغییر شکل به شش ناحیه ي تغییر شکل کوچک تر تقسیم شده و با ارائه ي یک میدان سرعت متفاوت نسبت به سایر پژوهش ها در دستگاه مختصات کروي، مقادیر نرخ کرنش ها در هر ناحیه ي تغییر شکل محاسبه شده اند. پس از آن توان داخلی، توان برشی و توان اصطکاکی براي ماده به دست آمده است و سپس نیروي اکستروژن محاسبه شده است. نتایج روش کرانه ي فوقانی با نتایج به دست آمده از آزمایش هاي سایر محققان و شبیه سازي به روش اجزا محدود (نرم افزار Abaqus ) مقایسه شده اند. مقایسه ي نتایج تحلیلی با نتایج به دست آمده از آزمایش هاي سایر محققان و شبیه سازي تطابق مناسبی را نشان دادند. تحلیل و شبیه سازي براي میله دو فلزي در دو حالت Al/Cu (هسته آلومینیوم و پوسته مس) وCu/Al (هسته مس و پوسته آلومینیوم) انجام شد. نشان داده شد در حالتی که آلومینیوم به عنوان پوسته باشد نیروي اکستروژن کمتر از حالتی است که مس به عنوان پوسته باشد. همچنین نتایج شبیه سازي نشان داد، که در هر دو حالت میله مرکب، همواره آلومینیوم زودتر از مس به بیرون از ناحیه تغییر شکل حرکت می نماید و علاوه بر این مرز بین دو فلز بر اثر جابجایی هسته و پوسته تغییر نمی نماید. در پایان نیز اثر پارامترهاي مختلف بر نیروي اکستروژن، پارامتر هندسی مرز منطقه ي تغییر شکل، اختلاف طول هسته و پوسته در خروج و نسبت ضخامت محصول بررسی شده اند.

 

نتیجه گیري

•    مرز بین دو فلز به دلیل وجود مؤلفه ي زاویه اي سرعت ،به صورت خط مستقیم نمی باشد.

•    با جابجایی هسته و پوسته مرز بین دو فلز تغییر نمی کند.

•    با جابه جایی هسته و پوسته مرز ورودي تغییر چندانی نمی نماید ولی مرز خروجی تغییر می نماید.

•    توزیع تنش در میله ي Al/Cu یکنواخت تر از میله ي Cu/Al می باشد.

•    با استفاده از حل مسائل اکستروژن از طریق روش کرانه ي فوقانی و شبیه سازي با نرم افزار آباکوس ،یافتن نیروي اکستروژن، تعیین زاویه ي بهینه ي قالب و سایر پارامترها به سادگی امکان پذیر است.

•    مقایسه ي نتایج بهدست آمده از تحلیل به روش کرانه ي فوقانی ،شبیهسازي با نرم افزار آباکوس و داده هاي آزمایشگاهی ،هم خوانی مناسبی دارد. بنابراین نتایج به دست آمده از تحلیل و شبیهسازي را می توان جایگزین مناسبی براي روش آزمایشگاهی که وقت گیر و پرهزینه است، دانست.

•    با افزایش درصد کاهش سطح مقطع، مقدار بهینه ي نیم زاویه ي قالب افزایش می یابد.

•    با افزایش ضریب اصطکاك برشی، مقدار بهینه ي زاویه ي قالب افزایش می یابد.

•    با افزایش مقدار ثابت اصطکاك بین پوسته و قالب، مقدار نیروي اکستروژن افزایش می یابد.

همچنین در زوایاي بزرگ قالب ،تأثیر ثابت اصطکاك در سطح بین پوسته و قالب اثیري بر نیروي اکستروژن ندارد ،درحالی که در زوایاي کوچک قالب، نیروي اکستروژن با افزایش ثابت اصطکاك، در صورت ثابت بودن درصد کاهش سطح مقطع، کاهش می یابد.

•    با افزایش درصد کاهش اصطکاك، مقدار بهینه ي نیم زاویه ي قالب کاهش می یابد. هم چنین توان در زوایاي بزرگ، تغییر درصد کاهش سطح مقطع تأثیر چندانی بر روي نیروي اکستروژن نخواهد داشت. درحالی که در زوایاي کم، نیروي اکستروژن با افزایش میزان درصد کاهش سطح مقطع، کاهش می یابد.

•    با افزایش نیم زاویه ي قالب، مقدار پارامتر شکل هندسی مرز ورودي به سمت اعداد منفی میل خواهد کرد این موضوع بدان معنی است که، مرز ورودي به دلیل افزایش نیم زاویه ي قالب از مرکز مخروط دورتر خواهد شد.

•    با افزایش درصد کاهش سطح مقطع درصورتی که ضریب ثابت اصطکاك برشی قالب و بیلت ثابت باشد، مقدار نیم زاویه ي قالب افزایش می یابد.

•    با افزایش نیم زاویه ي قالب، در زوایاي کم نیرو کاهش ولی در زوایاي بزرگ نیرو افزایش می یابد.

•    اگر جنس هسته ي میله از آلومینیوم و جنس پوسته از مس باشد، نیروي اکستروژن بیشتر از حالتی است که جنس هسته از مس و پوسته ي آن از آلومینیوم باشد.

•    بیش ترین مقدار نسبت ضخامت هسته به پوسته ي محصول در نیم زاویه ي بهینه ي قالب بهدست می آید.

•    اختلاف بین طول هسته و پوسته ي محصول چندان چشم گیر نمی باشد.

•    با افزایش درصد کاهش سطح مقطع و در صورت ثابت بودن نیم زاویه ي قالب، نیروي اکستروژن افزایش می یابد.

 

برای دریافت این مقاله و مقالات دیگر باید پکیج طلایی آموزش نرم افزار ABAQUS را دریافت نمایید.
پس از خرید در پشتیبانی پیغام بگذارید تا همکاران ما اکانت شما را برای دریافت محتوا های ویژه پکیج طلایی فعال نمایند.

دریافت پکیج طلایی