عنوان پایان‌نامه
یک روش جدید اکستروژن مستقیم با تغییر شکل های پلاستیک شدید برای تولید لوله های ریزدانه
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک- ساخت و تولید
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2721;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 64493
- تاریخ دفاع
- ۱۵ شهریور ۱۳۹۳
- دانشجو
- امین سیدنصرتی
- استاد راهنما
- کارن ابری نیا, قادر فرجی
- چکیده
- برای تولید قطعات با مقاطع توخالی، مواد بوسیله مندرل یا تیغه های قالب از هم جدا می شوند و سپس در یک محفظه با طراحی خاصی به نام محفظه جوش، به هم متصل می گردند. این نوع از طراحی قالب دارای مشکلاتی از قبیل ناهمگنی مواد در محصول تولید شده، عیوب در خط جوش و استحکام پایین مواد می باشد. به منظور کاهش این مسائل یک طرح جدید برای فرایند اکستروژن ارائه شده است که نه تنها مشکلات گفته شده در آن رفع گردیده است بلکه دارای مزایایی نیز می باشد. در این طرح جدید، یک بیلت استوانه ای شکل در داخل محفظه قرار می گیرد و سپس به درون یک قالب اولیه با سه حفره لوبیایی شکل اکسترود می شود. سپس مواد وارد یک قالب دیگر با سطوح واگرا و همگرا می شود که به منظور جوش خوردن مواد و کاهش ضخامت لوله طراحی شده است. مواد اکسترود شده در اثر نیروی اعمالی در محفظه مخروطی شکل واگرا با کاهش ضخامت شکاف به هم جوش می خورند. همچنین یک کرنش پلاستیک شدید نیز در محفظه جوش اعمال می شود. رفتار جریان مواد، کرنش اعمال شده و نیروی مورد نیاز فرایند با استفاده از شبیه سازی اجزاء محدود پیش بینی می شود. نتایج نشان داد که فرایند اکستروژن جدید سه مزیت مهم دارد که عبارتند از: نیروی فرایند کمتر، استفاده از محفظه با قطر کوچکتر و اعمال کرنش پلاستیک شدید در مقایسه با روش سنتی. نتایج شبیه سازی اجزاء محدود نشان داد که کرنش مؤثر حدوداً هشت در این فرایند بدست آمد. همچنین اثر زاویه قالب بر مقدار نیروی اکستروژن، اندازه کرنش پلاستیک اعمال شده، ناهمگنی کرنش و کیفیت درز جوش با استفاده از شبیه سازی اجزاء محدود مورد بررسی قرار گرفت. از تئوری حد بالا نیز به منظور تخمین فشار اکستروژن استفاده گردید و اثر پارامترهای مختلف از جمله ضریب اصطکاک و طول قالب بر فشار اکستروژن مورد بررسی قرار گرفت. در پایان نتایج تحلیل حد بالا، اجزاء محدود و تجربی با یکدیگر مقایسه شد و تطابق خوبی بین این نتایج مشاهده گردید. با توجه به اینکه این فرایند، لوله با قطر بزرگتر از محفظه با قطر کوچکتر به همراه نیروی اکستروژن کمتر تولید می کند، برای کاربردهای صنعتی در آینده امیدبخش خواهد بود.
- Abstract
- To produce hollow sections by forward extrusion process the material is separated by a mandrel or the die ribs and then rejoins in a specially designed space called a welding chamber. This kind of die design presents a few problems such as material inhomogeneity of the product, welding line defects, and material weakness in strength. To reduce these problems a new novel design for the process has been presented in this study which not only tackles these issues but also has other advantages as well. In the proposed process design a round billet is located in the container and then extruded into a preliminary die with three bean-shaped holes forcing a hole in the original billet and separating the material just like the conventional method. The material is then enters into another die with diverging and converging surfaces designed to weld the material and decrease the tube thickness. The extruded material is welded while at the same time is forced in a conical diverging chamber with a decreasing gap which also applies an intense plastic strain. Material flow behavior, applied strain and the required process load were predicted using finite element (FE) simulations. The results showed that the new extrusion process had three important advantageous namely a lower process load and a container with a smaller diameter while applying much higher plastic strain compared to the conventional methods. FE results revealed that the effective strain of about eight could be obtained in this process. Furthermore, the effect of die angle on the extrusion force, the value of plastic strain, strain inhomogeneity and the quality of weld seams has been studied using FE simulation. The upper bound theorem has been applied to estimate the process pressure and the effects of friction factor and die length on the extrusion pressure have been studied. Comparison of FE and experimental results with the upper bound technique showed good agreements. Whereas this process could produce the large-diameter tubes using a small-diameter container with lower extrusion loads and may be very promising for future industrial applications.
