عنوان پایان‌نامه
برسی و تحلیل یک روش اکستروژن معکوس برای ساخت مخازن مقاومتر
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک- ساخت و تولید
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2580;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 62175
- تاریخ دفاع
- ۱۷ شهریور ۱۳۹۲
- دانشجو
- سیدهادی حسینی کر
- استاد راهنما
- کارن ابری نیا
- چکیده
- اکستروژن معکوس یکی از فرایندهای رایج شکل دهی است که برای تولید مخازن استفاده می شود. این روش با وجود قابلیت های بالا دارای محدودیت هایی نیز هست. در تحقیق حاضر سعی شده با ارائه ی روشی جدید، محدودیت های این روش مانند نیروهای بالا، برداشته شده و سایر مزایای آن بهبود بخشیده شود. به منظور تحلیل این فرایند از ابزارهای رایج تحلیل شکل دهی، یعنی تحلیل کران بالا و اجزای محدود استفاده شده است. برای تحلیل کران بالا میدان های سرعت ساده، ولی کارامد به کار گرفته شده تا علی رغم کاهش پیچیدگی، نتایج قابل قبولی حاصل شود. نتایج حاصل از تحلیل کران بالا نشان می دهد که برای هر نمونه با پارامتر های ابعادی خاص یک مقدار بهینه برای نسبت P/Y وجود دارد و این مقدار بهینه مر بوط به قطر شمشال اولیه است.نتایج کران بالا با انجام شبیه سازی های اجزای محدود با نرم افزار Deform 3D مورد بررسی قرار گرفته و صحت نتایج کران بالا تایید شده است. برای مقایسه ی اکستروژن معکوس جدید و اکستروژن معکوس متداول شبیه سازی هایی با پارامترهای کاملا یکسان انجام شده است. شبیه سازی ها نشان می دهد روش مذکور علاوه بر کاهش نیروی لازم برای شکل دهی قطعه را تحت کرنش های پلاستیک بیشتر قرار می دهد. به عنوان مثال برای یک نمونه ی یکسان بیشترین مقدار کرنش پلاستیک موضعی برای اکستروژن معکوس متداول 2 و برای اکستروژن معکوس جدید4 و با توجه به هندسه ی منطقه ی تغییر شکل و ماهیت تجمعی کرنش، کرنش های تجمعی در اکستروژن معکوس جدید به مراتب بیشتر بوده وخواص مکانیکی بهتری حاصل شده است. برای شناسایی مناطق بحرانی (مناطقی با حداکثر مقدار تنش معادل)در قالب، تحلیل تنش انجام شده و این مناطق مشخص شده اند. نتایج نشان می دهد قسمت انتهایی سنبه ی ثابت بحرانی ترین منطقه است و تحت سایش شدید قرار می گیرد.آزمایش های تجربی برای بررسی امکان انجام این فرایند انجام شده و امکان پذیری آن مورد تایید قرار گرفته است. برای این کار از آلومینیوم خالص تجاری 1085 استفاده شده که منحنی تنش کرنش آن با آزمون فشار بدست آمده است. برای بررسی خواص مکانیکی قطعه کار تولید شده، از آزمایش میکروسختی ویکرز استفاده شده است. سختی سنجی از مناطق مختلف قطعه نشان می دهد که در مناطقی که کرنش پلاستیک بالاست سختی حداکثر است. سختی بدست آمده از نقاط مختلف با توزیع کرنش اجزای محدود منطبق است . نتایج نشان می دهد سختی قطعه ی کار تولید شده با اکستروژن معکوس جدید به اندازه ی 50% نسبت به شمشال اولیه بیشتر شده است.برای بررسی ریز ساختار از حکاکی شیمیایی و الکتروشیمیایی با محلول های حکاکی مختلف استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که به دلیل تغییر شکل پلاستیک شدید و بالا رفتن چگالی نابجایی ها مناطق مختلف با محلول ها و زمان های خاصی حکاکی می شود وتصاویر بدست آمده کشیدگی شدید دانه ها را در دیواره ی قطعه کار تولید شده به وسیله ی اکستروژن معکوس جدید نشان می دهند.
- Abstract
- Backward extrusion is a conventional metal forming method which has also been used for manufacturing containers. This method has significant capabilities and limitations. In this study a new backward extrusion method has been presented that eliminates some of the conventional backward extrusion limitations such as high extrusion load and improves its applications. Upper bound analysis was utilized in this work for the prediction of the extrusion power. A generalized velocity field was developed to compute the internal, shear and frictional components of the processing powers from which the extrusion force was estimated. It was predicted that there was a particular size for the initial billet diameter for which the extrusion ratio P/Y became minimized. Finite element simulation for this new backward extrusion process was also carried out using Deform 3D software. There was a good agreement between the upper bound predictions and the FE results. Furthermore the comparison between the conventional backward extrusion and the new process revealed that more plastic strain and lower extrusion force were obtained for the new process. Dies and tooling were designed and manufactured for the new process and experiments were carried out using commercial pure aluminum as the test material. By carrying out hardness tests on the extruded material it was shown that the mechanical properties of the product were improved.
