شبيه سازي و مطالعه تجربي تغيير شكل پلاستيك شديد آلياژ آلومينيوم 7075 با استفاده از فرايند پرس- اكستروژن مكرر

Simulation and experimental study of severe plastic deformation of 7075 Al alloy processed by repetitive upsetting-extrusion

در اين پژوهش، تغيير شكل پلاستيك شديد آلياژ آلومينيوم 7075 با استفاده از يك فرايند جديد و بر اساس تركيب فرايندهاي مرسوم پرس و اكستروژن مستقيم بررسي شد. در اين فرايند كه تحت عنوان پرس- اكستروژن مكرر ناميده مي شود، نمونه هاي استوانه اي ابتدا تحت فرايند پرس و سپس اكستروژن در دماي 250 °C به تعداد سيكل-هاي مختلف قرار گرفتند. طراحي قالب با در نظر گرفتن امكان انجام هر دو فرايند پرس و اكستروژن توسط يك قالب صورت پذيرفت و فرايند به طور موفقيت آميز به تعداد حداكثر چهار سيكل بر روي نمونه ها آزمايش شد. از روش المان محدود به منظور شبيه سازي رفتار تغيير شكل آلياژ در حين فرايند پرس- اكستروژن مكرر استفاده شد و توزيع كرنش براي نمونه هاي تغيير شكل بدست آمد. نتايج شبيه سازي المان محدود مطابقت نسبتاً خوبي با نتايج مشاهدات ريزساختاري نشان داد. با توجه به نتايج شبيه سازي، بيشترين ميزان كرنش موثر مربوط به ناحيه مركزي نمونه ها مي باشد. رفتار تغيير شكل و الگوي سيلان نمونه ها درحين فرايند پرس- اكستروژن مكرر بر اساس نتايج تجربي و شبيه سازي بحث شد. علاوه بر اين، تاثير ميزان كرنش اعمالي بر خواص مكانيكي نمونه ها مورد بررسي قرار گرفت. استحكام كششي و درصد ازدياد طول نمونه هاي تغيير شكل يافته با افزايش تعداد سيكل فرايند پرس- اكستروژن مكرر افزايش پيدا كرد.

In this study, severe plastic deformation of 7075 aluminum alloy was investigated using a new method based on the combination of conventional upsetting and direct extrusion. In this process, which is called repetitive upsetting-extrusion, cylindrical samples were first subjected to upsetting and were subsequently subjected to extrusion at 250 °C with various processing cycles. Die design was carried out considering the possibility of conducting both upsetting and extrusion by using a single die and the maximum of four RUE cycles was successfully performed on the samples. Finite element method was used to simulate the deformation behavior of 7075 alloy during repetitive upsetting-extrusion processing and the strain distribution was obtained for the deformed samples. The finite element simulation results correlated fairly well with the microstructural observations. Based on the simulation results, the maximum effective strain was observed at the central region of the samples. The deformation behavior and the flow pattern were discussed based on the experimental and the simulation results. In addition, the effect of applied strain on mechanical properties of processed samples was studied. Tensile strength and elongation of deformed samples increased with extending the number of repetitive upsetting-extrusion cycles.