ارزيابي خواص الاستيك و پلاستيك ورق آلومينيوم توليدشده با فرآيند پيوند سردنوردي به روش همبستگي تصاوير ديجيتال

Characterization of the Plastic and Elastic Properties of Aluminum Sheet Produced by CRB Process via DIC Method

فرآيند پيوند سردنوردي، يك فرآيند جوشكاري حالت جامد براي اتصال فلزات هم‌جنس و غيرهم‌جنس است. استفاده از مواد توليدشده به روش پيوندنوردي براي كاربردهاي مختلف و پيش‌بيني رفتار آنها در نرم‌افزارهاي شبيه‌سازي نيازمند شناسايي كامل و دقيق خواص مكانيكي ماده است. همبستگي تصاوير ديجيتالي يك روش قدرتمند و غيرتماسي براي اندازه‌گيري ميدان تغييرشكل ماده است. اخيراً روش همبستگي تصاوير ديجيتال توسعه يافته و به‌طور گسترده در تحقيقات مختلف استفاده مي‌شود. در اين تحقيق، ورق دولايه آلومينيوم آلياژي 1050 با استفاده از روش پيوندنوردي با اعمال كاهش ضخامت 50% در دماي محيط توليد و سپس از روش همبستگي تصوير ديجيتال دوبعدي براي به‌دست‌آوردن توزيع كامل ميدان كرنش طي آزمون كشش تك‌محوره در جهت نورد استفاده شد. كرنش در دو جهت طول و عرض با روش همبستگي تصاوير ديجيتال و كرنش در راستاي ضخامت، كرنش موثر و ضريب ناهمسانگردي با استفاده از روابط پلاستيسيته محاسبه شد. علاوه بر اين براي اولين بار با استفاده از روش ميدان مجازي، ثوابت الاستيك و پلاستيك نظير مدول الاستيسيته، نسبت پواسون، ضريب استحكام، توان كارسختي و تنش تسليم محاسبه شد. نتايج نشان داد كه به‌دليل كارسختي و افزايش چگالي نابه‌جايي مقدار استحكام و ميكروسختي شديداً افزايش و ازدياد طول و توان كارسختي كاهش يافت. استحكام براي آلوميينوم دولايه به MPa113 رسيد كه نسبت به آلومينيوم اوليه بيش از سه برابر بهبود يافته است. همچنين تغييرات پارامترهاي الاستيك بسيار اندك بوده و مدول الاستيسيته براي آلومينيوم اوليه و دولايه، به‌ترتيب GPa70 و 69/3 به‌دست آمد.

The cold roll bonding (CRB) is a solid state welding process for bonding similar and dissimilar metals. The use of materials produced by the CRB method for different applications and the prediction of their behavior in simulation software requires the complete and accurate identification of their mechanical properties. Digital image correlation (DIC) is a powerful non-contact method for measuring the field of material deformation. Recently, the DIC method has been developed and widely used in various studies due to its advantages. In this research, two-layered aluminum alloy 1050 was produced via CRB process with applying 50% reduction of thickness at ambient temperature and then using the 2D-DIC system to extract distribution of the strain field during the uniaxial tensile test at rolling direction. Strain in two directions of length and width was calculated, using DIC and strain in terms of thickness, effective strain, and anisotropy coefficient, using plasticity relationships. Moreover, for the first time, using the virtual field methods (VFM), elastic and plastic parameters such as elastic modulus, Poisson ratio, strength coefficient, strain hardening exponent, and yield stress were calculated. The results showed that the strength and microhardness were significantly increased due to the work hardening and increasing the density of dislocations, and the elongation and strain hardening exponent were reduced. The strength for the two-layered aluminum was 113MPa, which improved more than three times of the initial aluminum. Also, changes in the elastic parameters were very small and the modulus of elasticity for the primary aluminum and two-layered aluminum was 69.3 and 70GPa, respectively.