پرس كاري لوله به كمك فشار سيال به عنوان روش جديد تغيير شكل پلاستيك شديد جهت توليد لوله هاي استحكام بالا

Hydro assisted tube pressing as a new severe plastic deformation method for producing high strength tubes

تغيير شكل پلاستيك شديد يكي از روش‌هاي توليد مواد ريزدانه و استحكام بالا مي‌باشد كه در چند دهه اخير مورد توجه قرار گرفته است.در اين پژوهش يك روش تغيير شكل پلاستيك شديد جديد با عنوان پرس‌كاري لوله به‌كمك فشار سيال جهت توليد لوله استحكام بالا ارايه شده است. در روش مذكور بر خلاف روش‌هاي معمول، به جاي قالب و ماندرل،از فشار سيال براي حفظ شكل لوله كمك گرفته شده است تا با حذف تماس بين ديواره لوله و قالب، نيروي مورد نياز فرآيند مستقل از طول لوله گردد. هر پاس فرآيند پرس-كاري لوله به‌كمك فشار سيال شامل دو نيم‌سيكل مي‌باشد كه با عبور لوله از كانال تغيير شكل در نيم سيكل‌هاي اول و دوم به ترتيب باعث افزايش و كاهش قطر لوله و اعمال كرنش پلاستيك بر لوله مي‌گردد. نتايج شبيه‌سازي نشان داده است كه نيروي مورد نياز اين فرآيند در مقايسه با روش پرس‌كاري در كانال زاويه‌دار لوله‌اي موازي براي آلومينيوم 1050 و با ابعاد انتخاب شده در اين پژوهش 60 درصد كمتر مي‌باشد. در فرآيند ارايه شده با افزايش طول لوله، نيرو افزايش نخواهد داشت كه اين نكته از مزاياي اين روش براي توليد لوله‌هاي استحكام بالا با ابعاد بزرگ مي‌باشد. نتايج تجربي بر روي لوله‌هايي از جنس آلومينيوم 1050 نشان داد كه بعد از 2 پاس ميزان استحكام تسليم و نهايي نمونه‌ها از مقادير اوليه 51 و 65 مگاپاسكال، به‌ترتيب به 78 و 96 مگاپاسكال افزايش يافت. به‌علاوه، مقدار متوسط ميكروسختي نمونه‌ها بعد از 3 نيم سيكل از مقدار اوليه 28 به 35 ويكرز افزايش يافته است.

Severe plastic deformation has been attracted the attention of researchers during the last couple of decades as a method to produce fine grain materials with high strength. In this study a new technique, called hydro assisted tube pressing (HATP), is proposed for severe plastic deformation of tubular materials. In this technique, unlike conventional methods, the fluid pressure is employed instead of die and mandrel, to maintain the geometry of the tube, and also to eliminate the die and tube surface contacts, making the required force in this process independent of the length of the tube. Each pass of the HATP process involves two half-cycles that by passing the tube through the deformation channel during the first and second half-cycle, respectively, the tube’s diameter increases and decreases and imposing a plastic strain on the tube. Finite element simulation results showed that the force required in this technique is 60% less than that in the PTCAP technique for AL1050 with the specified dimensions. In this proposed technique, by increasing the length of the tube, the force will not increase, which is one of the advantages of this method for producing high strength tubes with large dimensions. The experiments on AA1050 tubular specimens showed that the yield and ultimate tensile strengths increase from 51 and 65 MPa to 78 and 96 MPa, respectively, after two passes of HATP. Moreover, the micro-hardness tests on the samples after three half-cycles showed an increase in the hardness from 28 to 35 HV.