عنوان پایان‌نامه
بررسی رفتار سیلانی بیلت تولید شده توسط تغییر شکل پلاستیک شدید در فرآیند شکل دهی نیمه جامد آلومینیوم
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک- ساخت و تولید
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3574;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 80508;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 3574;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 80508
- تاریخ دفاع
- ۰۱ خرداد ۱۳۹۶
- دانشجو
- رامین مشک ابادی
- استاد راهنما
- قادر فرجی
- چکیده
- در این رساله رفتار سیلانی آلیاژ آلومینیوم 7075 پس از اعمال فرایندهای تغییر شکل پلاستیک شدید در محدوده دمایی نیمه جامد موردمطالعه قرارگرفته و مدلی مناسب برای بیان رفتار سیلانی ماده در محدوده وسیعی از نرخ برش که در فرایندهای صنعتی مشاهده می گردد ارائه‌شده است. در ابتدا تأثیر پارامترهای اعمال کرنش اولیه و نیز گرمایش بعدی تا دمای نیمه جامد در مشخصات ریزساختاری ماده نیمه جامد موردبررسی قرار گرفته و محدوده مناسب این پارامترها برای شکل دهی نیمه جامد، توسط آزمون های تجربی و روش تاگوچی به دست آمد. در ادامه ضمن طراحی و ساخت تجهیزات موردنیاز برای تعیین پارامترهای رئولوژیکی ماده، آزمون های اکستروژن معکوس و فشار بین صفحات موازی بر روی آلیاژ با ریزساختار نیمه جامد بهینه به‌دست‌آمده از مرحله قبل صورت گرفت. برای پیش بینی رفتار سیلانی ماده، مدل کراس که محدوده وسیعی از نرخ های برش را در برمی‌گیرد به کار گرفته شد و پارامترهای مدل توسط روش ارائه‌شده تعیین گردید. نتایج به‌دست‌آمده از مدل بر روی نتایج تجربی حاصل از آزمون‌های رئولوژیکی منطبق گردیدند. به‌منظور کاهش دادن اختلاف ها بین نتایج تجربی و پیش‌بینی مدل و بر اساس داده‌های رئولوژیکی حاصل، تغییراتی در مدل کراس صورت گرفت که تأثیر پارامترهای کسر مایع مؤثر و تنش تسلیم ماده را در مدل در بر گرفته است. در ادامه، تنش تسلیم ماده در محدوده نیمه جامد توسط برون‌یابی منحنی ویسکوزیته-نرخ برش در کمترین نرخ برش قابل‌اعمال تخمین زده شد و ضریب تصحیح تأثیر کسر مایع توسط شبیه‌سازی تعیین گردید. مدل اصلاح یافته توسط کد فرترن به نرم افزار شبیه سازی فلو تری دی لینک شده و عملکرد مدل از طریق مقایسه نتایج شبیه سازی و تجربی صحه‌گذاری گردید. نتایج نشان داد که مدل اصلاح‌شده میزان اختلاف‌ها را به‌خوبی کاهش داده است. در ادامه کار یک قطعه با مقطع U شکل توسط فرایندهای شکل دهی سرد و نیمه جامد اکسترود شده و مشخصات ریزساختاری، خواص مکانیکی و رفتار تغییر شکل آن‌ها برای هر دو فرایند مورد مقایسه قرار گرفته شده است. نتایج نشان می دهد که فرایند شکل‌دهی نیمه جامد ضمن بهره مندی از مزیت کمترین نیروی شکل‌دهی دارای خواص مکانیکی مطلوب و نزدیک به خواص اولیه نمونه هست که می‌تواند در فرایندهای شکل‌دهی که نیاز به اعمال نیروهای زیاد هستند به‌طور موفقیت‌آمیزی مورداستفاده قرار گیرد.
- Abstract
- The flow behavior of the semi-solid 7075 aluminum alloy produced by severe plastic deformation (SPD) was studied, and an appropriate constitutive model was proposed in a wide range of shear rates close to industrial conditions. The influences of strain inducing and subsequent heating parameters on the microstructural characteristics of the obtained semi-solid microstructures from two SPD methods were investigated. By using experimental methods and Taguchi’s approach the appropriate values of these parameters were evaluated. The flow behavior of the alloy produced in the previous stage was studied by two rheological experiments: backward extrusion and compression between parallel plates, namely. The Cross model which encompasses a wide range of shear rates was used to predict the flow of a semi-solid alloy. The parameters of the model were determined by using graphical methods according to different shear rates. The obtained values of the viscosity of the Cross model were fitted based on the experimental results. To reduce the differences between the experimental data and Cross regression and to improve the Cross model, some changes were made considering the effects of the yield stress and the effective liquid fraction as well as the shear rate. The yield stress was estimated in the semi-solid state by extrapolating the viscosity at the least applicable shear rate. The correcting coefficient of the effective liquid fraction was determined by a series of simulations and the value of ? with the least deviations was chosen. The enhanced model was linked to FLOW3D software and the performance of the model was validated through comparison. The simulations based on the modified model showed a slight deviation when the enhanced model is used. Moreover, to consider the mechanical properties, a U-shaped sample was produced by backward extrusion at room and semi-solid temperatures. The microstructure, flow behavior and mechanical properties were investigated, either. The results showed that the produced parts from semi-solid forming have had better mechanical properties in addition to a lower forming force, and it can be used to produce large-scale parts which need to apply excessive forces. Keywords: Severe plastic deformation, Semi-solid forming, 7075 aluminum alloy, Flow behavior, Cross model
