بررسي المان محدود و تجربي فرآيند تغيير شكل شديد لوله ي آلومينيوم به روش ECAP

Finite Element and Experimental Investigation of Aluminum Tube by Equal Channel Angular Pressing

توليد فلزات ريزساختار فوق ريزدانه و نانو در سال هاي گذشته موردتوجه محققان و مهندسان قرارگرفته است. هدف از توليد اين مواد با روش هاي خاص، دستيابي به قطعات سبك وزن با استحكام و قابليت بالاست. روش هاي متنوعي براي توليد قطعات توپر با مقاطع گرد و يا مربع با استفاده از فرآيند تغيير شكل شديد توسط محققين ارائه شده است. اما در خصوص توليد لوله هاي با استحكام به وزن بالا، كارهاي به نسبت كمتري ارائه گرديده است. آلياژ استفاده شده در اين پژوهش از گروه آلومينيوم به شماره 3003 بود كه داراي استفاده صنعتي و به لحاظ خصوصيات ساختاري قابليت تحمل كار سرد خوبي بود. در اين مقاله، يك روش اكستروژن مستقيم براي توليد لوله با استحكام بالا ارائه شده است. اغلب مطالعات گذشته بيشتر روي زاويه كانال 90 درجه صورت پذيرفته است، اما در اين پژوهش با ديدي جديد زواياي بالاي 90 درجه نيز به طورجدي بررسي شده است. نتايج توزيع كرنش و تنش در نمونه هاي شبيه سازي شده جهت به دست آوردن زاويه داخلي و خارجي بهينه موردبررسي قرارگرفته است. بعد از به دست آوردن زواياي بهينه، قالب موردنياز ساخته و نمونه ها به صورت عملي مورد آزمايش قرار گرفت. نتايج تجربي نشان داد كه استفاده از اين زوايا در فرايند تغيير شكل شديد لوله ي آلومينيوم گروه 3003، باعث افزايش قابل توجه استحكام كششي و سختي مي شود.

Productions of metallic ultra-fine and Nano microstructure have been addressed by researchers and engineers in recent years. The purpose of the production of these materials with specific procedures is to achieve lightweight parts with high strength and capabilities. Various methods for manufacturing solid round or square sections using equal channel angular pressing have been offered by researchers. However, few researches have been reported the production of pipes with high strength-to-weight property. A direct extrusion method is proposed for the production of high-strength tubes. Aluminum alloy 3003 that is widely used in industries because of the structural characteristics of a cold working is used in this study. Previous studies have been focused on channel angle of 90o, but in this study, angles above 90o are investigated. Strain and stress distribution results in finite element simulation have been used to obtain the optimal internal and external channel angles. The optimal channel angles are first investigated by simulation results. The required die with optimal channel angles was then manufactured and the samples were experimentally tested. The results showed that the use of these angles with optimal channel angels in equal channel angular presses for aluminum 3003 tube increases significantly the tensile strength and hardness.