تأثیرات هندسه قالب بر فرایند فشردن در کانال لوله‌ای : تغییر شکل مومسان شدید

The effects of die geometry in tube channel pressing: Severe plastic deformation

چکیده

تأثیرات هندسه قالب بر رفتار تغییر شکل لوله‌ای از جنس آلیاژ آلومینیوم ۶۰۶۱ در یک فرآیند نوین تغییر شکل مومسان شدید (SPD) که به آن فشردن در کانال لوله‌ای (TCP) گفته می‌شود، به کمک نرم‌افزار Abaqus 6.10 انجام گرفت. به کمک هندسه بهینه قالب، تعداد ۱ تا ۳ پاس TCP اعمال گردید تا نه‌تنها نتایج شبیه‌سازی اعتبارسنجی شود، بلکه کارکرد TCP به عنوان یک فرآیند SPD نیز مورد بررسی قرار گیرد. نتایج شبیه‌سازی المان محدود (FEM) نشان می‌دهد که می‌توان با هندسه صحیح قالب، در طول فرآیند به کرنش پلاستیک متوسط، ناهمگنی کمتر در توزیع کرنش پلاستیک و ریسک کمتر شکست دست یافت.

علاوه بر این، کرنش اعمال شده مخلوطی از کرنش برشی و کرنش حلقوی بوده که با اندک کرنش خمشی نیز همراه گردیده که این موضوع فرآیند TCP را با دیگر فرآیندهای متداول SPD متفاوت می‌کند. آزمایش‌ها نشان می‌دهد که منحنی نیرو-جابجایی TCP که به طور آزمایشگاهی به دست آمده است، با منحنی‌های متناظر پیش‌بینی شده توسط FEM شباهت خیلی زیادی داشته که نتایج شبیه‌سازی FEM را تأیید می‌کند. علاوه بر این، پس از اعمال ۳ پاس TCP بر آلیاژ ۶۰۶۱، اندازه دانه‌های لوله از چند ۱۰ میکرون به کمتر از یک میکرون رسیده، در حالی که استحکام تسلیم از ۱۱۰ به ۳۲۵ مگاپاسکال رسیده است که نشان دهنده قابلیت TCP به عنوان یک فرآیند SPD برای لوله‌ها می‌باشد.

جهت دانلود ترجمه تخصصی و فارسی این مقاله می توانید وجه آنرا پرداخت نموده و بلافاصله دریافت نمایید.

ABSTRACT

The effects of die geometry on the deformation behavior of aluminum 6061 alloy tube in a novel severe plastic deformation (SPD) process called tube channel pressing (TCP) were studied using the Abaqus 6.10 software. Using the optimized die geometry, 1 to 3 passes of TCP is imposed not only to validate the simulation results, but also to investigate the performance of TCP as a SPD process. The finite element method (FEM) simulation results show that the moderated plastic strain, the lower inhomogeneity in distribution of plastic strain, and the lower risk of fracture during process can be obtained using the proper die geometry.

In addition, the imposed strain is a mixture of shear strain and hoop strain accompanying with little bending strain which makes it relatively different from conventional SPD processes. Experiments shows that the experimentally obtained load–displacement curve of TCP is very close to its FEM predicted counterpart which validates the FEM simulation results. Additionally, after imposing of 3 passes of TCP to 6061 alloy, the grain size of the tube is decreased from a few tens of microns to less than 1 mm while the yield strength is increased from 110 MPa to 325 MPa which show the capability of TCP as a SPD process for tubes.