فرایند خمکاری شعله ای یکی از روشهای شکل دهی ورقهای فولادی است. در این فرایند با اعمال گرمای ناشی از شعله مشعل گازی و سپس خنک کاری کنترل شده در راستای مسیرهای معین روی ورق، به آن شکل می دهند. با توجه به ابزار ساده به کار رفته در فرایند، روش اقتصادی و جذابی است. در حال حاضر این فرایند به صورت دستی و بر اساس تجارب تکنسینهای ماهر انجام می شود. رویه تجربی و عدم اتوماسیون فرایند، بهره وری آن را پایین آورده است. در این مقاله روشی برای شبیه سازی تغییر شکل ماده در حین فرایند ارایه می شود. با توجه به ماهیت فیزیکی فرایند از تحلیل تغییر شکل بزرگ ترموالاستیک استفاده شده است. در این روش راه حل تحلیلی جدیدی برای تحلیل انتقال گرما در ورق اعمال شده است. حل تحلیلی انتقال گرما به همراه حل عددی اجزای محدود تغییر شکل ورق در محیط نرم افزار ANSYS، قادر به توضیح و تفسیر مشاهدات تجربی اند. در مقایسه با نتایج سایر محققان و اندازه گیریهای تجربی، شبیه سازیهای به عمل آمده نتایج معقولی نشان می دهند. از روش و نتایج این شبیه سازیها می توان برای مطالعات اتوماسیون فرایند استفاده کرد.

چکیده مقدمه: در طی سال­های اخیر، مطالعه تغییرشکل پلاستیک شدید بر اساس فرآیندهای مناسب برای ورق و مواد جامد انجام شده است. با توجه به ضعف برخی خواص و کاربردهای مهم فلز تیتانیوم، این روش­ها موضوعی جذاب برای افزایش راندمان این فلز کاربردی تلقی می­ شود. بنابراین، تلاش هایی برای بررسی و توسعه فرآیندهای تغییرشکل پلاستیک شدید موثر و مناسب برای تولید نمونه­ های تیتانیومی صورت گرفته است. تغییرشکل پلاستیک شدید به عنوان روش اصلی برای تولید مواد بسیار ریزدانه و نانوساختار با استحکام و سختی بالا شناخته شده است. مطالعه حاضر در مورد بررسی جدیدترین روش های این خانواده مناسب برای تولید نمونه ­های تیتانیومی نانوساختار با دانه های فوق ریز است. این مطالعه همچنین تأثیر برخی از مهمترین روش های مختلف تغییرشکل پلاستیک شدید را بر خواص تیتانیوم نشان و با مقایسه بین آن­ ها بر اساس مزایا و معایب روش ­های تغییرشکل پلاستیک شدید بر اساس دیدگاه پردازش و خواص انجام می ­شود. یافته­ ها: دما، سرعت روانکاری مناسب 3 عامل اساسی و مهم برای تغییر شکل پلاستیک شدید فلز تیتانیوم است. فراوانی استفاده از سه روش فوق برای فلز تیتانیوم و آلیاژهای آن به ترتیب شامل روش های ایکپ، اتصال نورد تجمعی و اکستروژن برشی ساده می باشد. نقطه ضعفی که در اکثر تحقیقات انجام شده بر روی تیتانیوم فرآوری شده با روش های تغییر شکل پلاستیک شدید مشهود است، عدم بررسی خواص زیست سازگاری تیتانیوم همزمان با خواص مکانیکی آن پس از فرآیند است. تقریباً می­ توان گفت که در هیچ یک از تحقیقات انجام شده در مورد روش های تغییر شکل شدید پلاستیک، خروجی صنعتی خاصی معرفی نشده است و تنها در سطح کار تحقیقاتی باقی مانده است.

خواص مکانیکی و پایداری حرارتی از جمله مهم ترین جنبه های کاربرد تجاری فلزات شدیدا تغییر شکل یافته هستند. ریزساختار ماده کنترل کننده خواص مکانیکی نهایی است. پایداری حرارتی ریزساختار را می توان به صورت مقاومت به فرایندهای بازیابی و تبلورمجدد تعریف کرد که این فرایندها بازگرداننده ریزساختار تغییر شکل یافته هستند. نقش اصلی کنترل تحولات ریزساختاری بر عهده فرایندهای تبلورمجدد و بازیابی است که پدیده های فعال شده با دما بوده و باعث بازگردانی ریزساختار تغییرشکل یافته می شوند. در این پژوهش تبلور مجدد استاتیکی مس شدیدا تغییر شکل یافته با روش نوین اکستروژن برشی ساده (SSE) مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور، نمونه های تغییر فرم یافته با کرنش های مختلف در محدوده دمایی 180 تا 290 درجه سانتیگراد مورد آنالیز ریزساختاری و آزمایش سختی قرار گرفتند. سپس با محاسبه کسر نرم شدن، ثوابت معادله JMAK در شرایط مختلف تعیین گردیدند. نتایج حاکی از آن است که با افزایش کرنش از 1.15 به 6.9، اندازه کریستال و پایداری حرارتی کاهش می یابد، هم چنین زمان لازم برای وقوع 50% تبلورمجدد در دمای 210oC که برای پاس اول 864 ثانیه بوده در پاس دوم به 299 ثانیه و در پاس ششم به 207 ثانیه تقلیل می یابد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

رفتار رسوب گذاری و تغییرات سختی آلیاژ آلومینیوم 2024 حل سازی شده، پس از تغییر شکل پلاستیک شدید و حین پیری طبیعی بررسی شده است. حین فرآیند تغییر شکل پلاستیک شدید (کرنش در حدود 1)، مناطق GPB یا خوشه های اتمی Cu-Mg به صورت دینامیکی تشکیل می شوند. این موضوع با حذف اثر تشکیل مناطق GPB یا خوشه های اتمی Cu-Mg از منحنی آنالیز گرماسنجی افتراقی تایید می شود. تشکیل دینامیکی این فازها حین فرآیند تغییر شکل پلاستیک شدید سبب کاهش سینتیک پیری طبیعی نمونه تغییر شکل پلاستیک شدید یافته، نسبت به نمونه بدون تغییر شکل می شود. از طرفی مقایسه این پژوهش با مطالعات قبلی نشان می دهد که تشکیل فازهای نیمه پایدار در محدوده های کم کرنش فرآیند تغییر شکل پلاستیک شدید اتفاق می افتد، این در حالی است که در کرنش های بالاتر تشکیل رسوبات پایدارتر محتمل تر هستند.

در این مطالعه پرس در کانالهای زاویه دار مساوی مکرر، به عنوان یکی از موثرترین روش های تغییر شکل پلاستیک شدید در تولید مواد فوق ریزدانه از جنس AL5754 با استفاده از روش ترکیبی تاگوچی-گری مورد بررسی قرار گرفته است. برای بدست آوردن پارامترهای پاسخ تاگوچی از نرم-افزارDeform2D استفاده گردید. با توجه به تعداد عوامل مورد بررسی، آرایه متعامد L27 تاگوچی انتخاب شد. پارامترهای پروسه و پارامترهای هندسی قالب به عنوان متغیرهای ورودی و کرنش پلاستیک تسمه خروجی، ناهمگنی کرنش تسمه خروجی و نیروی فرآیند به عنوان پارامترهای هدف در نظر گرفته شدند. سپس، مقادیر پارامترهای ورودی مربوط به شرایط بهینه استخراج شدند که هدف این بهینه سازی مینیمم کردن دو متغیر نیروی پروسه و ناهمگنی کرنش و ماکزیمم سازی کرنش پلاستیک بود. همچنین با استفاده از آنالیز رگرسیون، رابطه مرتبه اول بین پارامترهای ورودی و هدف بدست آمد. سپس، آنالیز واریانس جهت تعیین تاثیرگذاری هر متغیر ورودی روی پارامترهای هدف استفاده شد. نتایج نشان می دهد که به ترتیب سه پارامتر ضریب اصطکاک، زاویه کانال قالب Φ 1، زاویه انحنای گوشه قالب Ψ 2 بیشترین اثرگذاری را بر پارامترهای هدف دارند.

فولاد 1. 7225 یکی از فولاد هایی است که در فرایند ماشینکاری کاربرد زیادی دارد. یکی از استفاده های ان نگهدارنده تیغچه برش در تراشکاری است. خواص مکانیکی و ارتعاشی آن تاثیر زیادی بر کیفیت سطح قطعه کار دارد. از این رو بهبود خواص مکانیکی آن باید مورد توجه قرار گیرد. در پژوهش حاضر فولاد 1. 7225، با استفاده از فورج چند جهته تحت تغییر شکل پلاستیک شدید (SPD) قرار گرفت و خواص مکانیکی از قبیل استحکام نهایی، استحکام تسلیم، سختی و مشخصه ارتعاشی مورد بررسی قرار گرفت. استفاده از تغییر شکل شدید پلاستیک باعث ریز شده دانه بندی شده و هدف از آن بهبود خواص مکانیکی و ارتعاشی این فولاد است. فولاد 1. 7225 در ماشینکاری بعنوان نگهدارنده ابزار برش استفاده میشود. در ابتدا با استفاده از روش المان محدود نیروی لازم برای پاس اول، جابه جایی و کرنش المان ها بعد از پاس اول و تاثیر نیروها بر قالب (برای انتخاب جنس قالب) مورد بررسی قرار گرفتند. با اعمال تغییر شکل پلاستیک شدید روی فولاد مورد نظر و بررسی خواص مکانیکی و ارتعاشی قطعه مشخص شد استحکام تسلیم و نهایی و سختی به ترتیب MPa441، MPa540 و HRC18 افزایش پیدا کرده اند، اما فرآیند SPD نتوانسته بر خواص ارتعاشی مانند میرایی تاثیر چندانی داشته باشد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

در این مقاله تغییر شکل پلاستیک ورق های دایره ای کاملا گیردار تحت بارگذاری انفجاری با سامانه پاندول بالستیک مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج تجربی بر حسب خیز مرکز ورق و پروفیل تغییر شکل مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای بررسی تاثیر خواص مکانیکی ماده بر روی میزان تغییر شکل ورق، آزمایش هایی بر روی ورق با جنس و ضخامت های متفاوت اعم از مسی، فولادی و آلومینیومی صورت گرفته است. همچنین با تغییر فاصله استقرار خرج، تاثیر نوع بارگذاری در تغییر شکل ورق مطالعه شده است. شبیه سازی عددی با استفاده از نرم افزار المان محدود ABAQUS/EXPLICIT انجام شده و نتایج حاصل از محاسبه ضریب افت فشار با دو روش مختلف مقایسه گردیده است. برای صحه گذاری مدل عددی، نتایج حاصل از شبیه سازی نیز با نتایج تجربی مقایسه شده است. این مقایسه نشان می دهد که نتایج عددی با نتایج تجربی به دست آمده سازگاری قابل قبولی دارد و به طور کلی با توجه به روابط ارائه شده، 74% و 67% از داده ها در محدوده قابل اطمینان قرار می گیرند، بنابراین استفاده از این مدل عددی برای پیش بینی پروفیل تغییر شکل و خیز مرکز ورق دایره ای مطلوب است.

گالرکین بدون المان (EFG) و المان طبیعی(NEM)  از روش های شناخته شده در زمینه مکانیک محاسباتی و جزو روش های بدون المان می باشند. در این پژوهش، از روش ترکیبی گالرکین بدون المان-المان طبیعی به منظور شبیه سازی تغییر شکل های پلاستیک بزرگ ایجاد شده در آزمون کشش و فرآیند اکستروژن مستقیم استفاده شده است. در روش ترکیبی گالرکین بدون المان- المان طبیعی، توابع شکل به دست آمده از روش المان طبیعی به عنوان توابع وزن در روش گالرکین بدون المان مورد استفاده قرار می گیرند که سبب ایجاد ویژگی دلتای کرانیکر در توابع شکل می گردد. روش گالرکین بدون المان در حالت معمولی دارای ویژگی دلتای کرانیکر در توابع شکل نمی باشد و به منظور اعمال شرایط مرزی اساسی نیاز به استفاده از روش های ویژه می باشد. موارد بررسی شده شامل شبیه سازی آزمون کشش در حالت تقارن محوری و فرآیند اکستروژن مستقیم مقاطع دایره ای با استفاده از شمش اولیه با سطح مقطع گرد می باشد. در فرآیند اکستروژن مستقیم، اندازه فروروی پانچ به مقادیر کوچک تر تقسیم شده و در پایان هر مرحله، مجموعه ای از گره ها فعال می گردد. به منظور بیان رفتار ماده پس از تسلیم، از رابطه هولمن-لودویک استفاده شده است. توانایی روش ارایه شده به وسیله مقایسه هندسی ماده تغییر شکل یافته و کانتور کرنش معادل با نتایج به دست آمده از شبیه سازی بر اساس روش المان محدود، مورد بررسی قرار گرفت. بررسی نتایج، بیان کننده هم خوانی خوبی بین نتایج به دست آمده از شبیه سازی بر اساس روش ترکیبی گالرکین بدون المان-المان طبیعی و نتایج به دست آمده از شبیه سازی به روش المان محدود می باشد که نشان می دهد روش بالا توانایی شبیه سازی تغییر شکل های پلاستیک بزرگ را دارا است.