عنوان پایان‌نامه
ارزیابی پارامتر های فرآیند فشرده سازی شیاری محدود بر توزیع کرنش و خواص مکانیکی ورقه های آلیاز منیزیومam۶۰
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک- ساخت و تولید
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3332;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76503;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3332;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 76503
- تاریخ دفاع
- ۲۰ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- علی کاغذلو
- استاد راهنما
- علیرضا آرائی
- چکیده
- روش های تغییر شکل پلاستیک شدید، از جمله روش های تولید مواد فوق ریز دانه و نانوساختار است که در سال‌های اخیر مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته است. امروزه انواع روش‌های تغییر شکل پلاستیک شدید برای قطعات با هندسه های مختلف ابداع گردیده است. در پایان‌نامه پیش‌رو از این روش جهت نانوساختار کردن و بهبود خواص مکانیکی ورقه‌هایی از جنس آلیاژ منیزیوم AM60 استفاده گردید. آلیاژ AM60 یکی از آلیاژهای منیزیوم با پتانسیل بالا جهت استفاده در صنایع خودروسازی و هوافضا می‌باشد. یکی از فاکتورهای مهم آلیاژهای استفاده شده در این صنایع، نسبت استحکام به وزن بالا است که آلیاژهای منیزیوم این فاکتور را دارا می‌باشند. اما شکل‌پذیری پایین این آلیاژها در دمای محیط عامل محدود کننده در استفاده گسترده از آن‌ها می‌باشد. در این پایان‌نامه سعی شده است، با اجرای فرآیند CGP در حالت گرم و در دمای 300 درجه روی ورقه‌های آلیاژی AM60، استحکام و شکل‌پذیری آن‌ها در دمای محیط بهبود داده شود. علاوه بر آن، توسط نرم افزار اجزای محدود آباکوس مدل‌های دوبعدی و سه بعدی از فرآیند شبیه سازی گردیده و اثر پارامترهای ضریب اصطکاک و زاویه قالب بر خروجی فرآیند بررسی شده و در انتها نتایج حاصل آن با نتایج تجربی مقایسه گردید. پس از بررسی مدل‌های مختلف نتیجه گیری شد که قالب با زاویه شیار 45 درجه برای انجام فرآیند مناسب بوده و ضریب اصطکاک بالا باعث ایجاد ترک‌های سطحی در نمونه می‌شود. با بررسی مسیرهای اعمال کرنش مشخص شد، با چرخش 90 درجه‌ای نمونه (حول محور عمود بر آن) بین پاس‌های فرآیند، توزیع کرنش همگن‌تر و در نتیجه خواص مکانیکی و ریزساختار یکنواخت‌تری در نمونه خواهیم داشت. نتایج آزمایش‌های تجربی نشان داد که سختی نمونه از حدود 60 ویکرز در حالت آنیل شده، پس از پاس سوم به حدود 90 ویکرز افزایش یافت. استحکام تسلیم، استحکام نهایی و تغییر طول تا نقطه شکستِ نمونه به ترتیب از 130، 210 مگاپاسکال و 7 درصد به مقدار بیشینه‌ی 212، 282 مگاپاسکال و 28 درصد افزایش پیدا کرد. همچنین میانگین اندازه دانه از مقدار 40-60 میکرون در حالت آنیل شده ، پس از دوپاس فرآیند به 2-10 میکرون کاهش پیدا کرد. در نهایت با مقایسه نتایج حاصل از شبیه‌سازی و آزمایش‌های تجربی در ارتباط با شکست نمونه در دماهای مختلف و نیروی مورد نیاز فرآیند، مشخص شد که مدل شبیه‌سازی شده با تقریب خوبی با مدل حقیقی فرآیند تطابق دارد. واژه‌های کلیدی: مواد فوق ریزدانه, تغییر شکل پلاستیک شدید, آلیاژ AM60
- Abstract
- Severe plastic deformation methods are used to produce ultrafine-grained and nanostructured materials and have considerably been of interest to many researchers in the recent years. Many methods have been proposed for different geometries of materials. Constrained Groove Pressing (CGP) is one of these methods to produce nanostructured sheets. In this research, CGP was utilized to create ultrafine grains and nanostructure to improve the mechanical properties of plates made of the magnesium alloy AM60. Applications of this alloy comprise the automobile and aerospace industries. Alloys used in this industries must have a high ratio of strength to weight, as magnesium alloys have this property. But, low deformability in the environment temperature is a challenge for use of these alloys. Here we try to improve strength and deformability of AM60 alloy plates in the environment temperature by using CGP method in the temperature of 300°. In addition, 2D and 3D models of the process are simulated in the Abaqus finite element software to assess the effects of frictional coefficient and groove angle on the outputs. Finally, simulations are validated by the experimental tests. Results showed that a die with groove angle of 45° is suitable for the process, and high frictional coefficients result in cracks on the sample surface. Applying various strain paths pointed out that strain distribution and resulted mechanical and nanostructured properties were more uniform by rotating the sample for 90° (around the normal direction of the sheet) between the process passes. The experimental results indicated that the harness increased from 60 Vickers in as-annealed samples to as high as 90 Vickers after the third pass. The yield stress, ultimate stress and elongation improved from 130 MPa, 210 MPa and %7 to the maximum amounts of 212 MPA, 282 MPa and %28, respectively. Furthermore, the average grain size decreased from 40-60 µm to 2-10 µm after three passes of the process. Finally, the simulated model turned out to be a good estimate for the real process by comparison of the simulation and experimental results for failure of the sample at different temperatures and the required force of the process. Keywords: ultrafine-grained materials, severe plastic deformation, AM60 alloy.
