عنوان پایان‌نامه
بررسی تجربی و تئوری اکستروژن مستقیم مقاطع کامپوزیتی تولید شده به روش فرآوری اغتشاشی اصطکاکی
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک- ساخت و تولید
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس 2 فنی شماره ثبت: 1973;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 50311
- تاریخ دفاع
- ۳۰ شهریور ۱۳۹۰
- دانشجو
- آرش آقاگل
- استاد راهنما
- کارن ابری نیا
- چکیده
- یکی از فرایند هایی که امروزه برای پوشش دهی استفاده می شود، پوشش دهی به وسیله ی فرایند اکستروژن است. با استفاده از این روش دستیابی به ضخامت های نازک برای پوسته، مشکل است و امکان دارد که عیب در مرز دو ماده وجود داشته باشد. برای حل این مشکل می توان ابتدا کامپوزیت را با استفاده از روش های مختلف ایجاد کرد و سپس فرایند اکستروژن را بر روی قطعه ی کامپوزیتی انجام داد. در این پژوهش، یک کاربرد جدید فرایند فرآوری اغتشاشی اصطکاکی(FSP) برای ساخت کامپوزیت سطحی بر روی سطوح استوانه ای ارائه شده است. کامپوزیت آلومینیوم- مس بر روی سطح استوانه ی آلومینیومی 1050، به وسیله ی فرایند FSP ساخته شد. به دلیل ماهیت این روش، ساخت کامپوزیت های سطحی با ضخامت کم، امکان پذیر است. سپس این استوانه ی کامپوزیتی با نسبت اکستروژن 7/1، تحت فرایند اکستروژن با مقطع خروجی دایره، قرار می گیرد. در نهایت، ریز ساختار و میکروسختی کامپوزیت و فلز پایه، پیش و پس از اکستروژن مورد بررسی قرار می گیرد. کامپوزیت سطحی توسط ابزاری با پین رزوه شده از جنس فولاد H13 ایجاد می شود که قطر و طول پین آن 6 میلیمتر و قطر شانه آن 18 میلیمتر می باشد. سرعت دورانی و پیشروی ابزار به ترتیب 1000 دور بر دقیقه و 25 میلی متر بر دقیقه است. نتایج نشان می دهند که ضخامت لایه ی کامپوزیتی در اثر اکستروژن کاهش می یابد و لایه ی یکنواختی از کامپوزیت، پس از اکستروژن، بر روی سطح باقی می ماند. بررسی های ریز ساختاری نشان می دهد که اندازه ی دانه ها در منطقه ی کامپوزیت، بسیار ریز تر از فلز پایه است و اندازه ی دانه ها پس از اکستروژن در یک جهت طویل تر و در یک جهت کوتاهتر می شود. همچنین اندازه گیری های میکروسختی نشان می دهد که سختی منطقه ی کامپوزیت از فلز پایه بیشتر است و بعد از اکستروژن، سختی تمامی مناطق افزایش می یابد. استحکام کامپوزیت آلومینیوم- مس نیز نسبت به فلز پایه بیشتر است و تفاوت استحکام سبب می شود که جریان ماده در حین فرایند اکستروژن، برای فلز پایه و کامپوزیت متفاوت باشد. فرایند اکستروژن مقاطع دایره به دایره، دایره به مربع و دایره به مستطیل ، توسط نرم افزار المان محدود آباکوس به صورت اویلری شبیه سازی شد و تطابق خوبی بین نتایج تجربی و شبیه سازی از نظر ضخامت کامپوزیت بعد از اکستروژن و نوع جریان ماده، مشاهده شد.
- Abstract
- One of the methods used today for the cladding is the cladding by extrusion. This method has some limitations such as the thickness of clad layer and void in the interface of the clad layer/core material. To overcome this problem, composite material is created on the surface of the core material, and then the extrusion process is performed on the surface composite billet. In this research, a new application of friction stir processing (FSP) in producing surface composite on circular billets was introduced. Al/Cu composite was fabricated by FSP on the surface of a 1050 aluminium cylinder with the diameter of 60 mm. Because of the nature of this process, creation of the surface composite with small thickness is possible. Then this cylinder with surface composite was extruded to circular section with the extrusion ratio of 1.7. Finally, microstructure and microhardness were investigated before and after the extrusion. H13 hot work steel was used as the material of the tool whose pin diameter and length were 6 mm, and shoulder diameter was 18 mm. The rotation and traverse speed of the tool were 1000 rpm and 25 mm/min respectively. The results showed that the thickness of the composite layer was decreased due to the extrusion, and a uniform layer of the composite remained on the surface after the extrusion. The microstructural investigations showed that the grain size in the composite region was much smaller than the base metal. The grain size lengthened in one direction and shortened in the other direction after the extrusion. Also, the microhardness measurements demonstrated that the hardness of the composite layer was higher than the base metal, and the microhardness of all regions increased after the extrusion. Strength growth was observed in the Al/Cu composite region compared to the base metal that leads to the different material flow in the composite and base metal regions during the extrusion. The extrusion process of circular to circular, circular to square, and circular to rectangular sections was simulated with Abaqus using eulerian method, and good agreement in the composite thickness and material flow was observed between the numerical and experimental results.
