.انجام یک پروژه عملی در نرم افزار اباکوس (اکستروژن در کانال هم مقطع زاویه دار)
با پیشرفت علم و ساخت ماشین آلات جدید نیاز به موادی با خواص بهتر افزایش می یابد. تحقیقات نشان داده که موادی با ساختار ریز و نانومتری خواص بهتری از خود نشان می دهند. که می تواند پاسخگوی نیازهای جدید صنعت باشد.
فرآیندهای تغییر شکل پلاستیک شدید (SPD) به عنوان یکی از روش های علمی مناسب به منظور ایجاد خصوصیات مکانیکی منحصر به فرد در فلزات، توجه بسیاری از محققان را به خود معطوف نموده است. از میان این فرآیندها اکستروژن در کانالهای هم مقطع زاویه دار (ECAP) روش موثری جهت تولید مواد با ساختار ریز دانه (UFG) می باشد. اصول کار در این فرآیند، اعمال کرنش های برشی شدید به مواد است؛ که موجب بهبود خواص مکانیکی و فیزیکی آن ها می شود.
مزایای روش اکستروژن در کانالهای هم مقطع زاویه دار
روش اکستروژن در کانالهای هم مقطع زاویه دار (ECAP) به دلیل داشتن مزایایی نسبت به سایر روشها مورد توجه زیادی قرار گرفته است. که برخی از این مزایا به شرح زیر میباشد:
– این روش را میتوان بر بیلتها و اشکال مختلف و در اندازههای مختلف اعمال نمود و محدودیتی در شکل و اندازه قطعه کار ندارد.
– تجهیزات مورد استفاده در این روش بسیار ساده بوده و ساخت تجهیزات قالبهای مورد استفاده آن راحت و ارزان میباشد.
– این روش را میتوان با دیگر روشهای مرسوم شکلدهی فلزات و پروسههای تولید ترکیب نمود. به عنوان مثال به سادگی میتوان آن را با فرآیند نورد ترکیب نمود.
– محصول به دست آمده از این روش دارای ساختاری نسبتاً همگن و یکسان در همه جای آن میباشد.
– حجم ماده تولید شده با این روش نسبتاً زیاد بوده و قابل استفاده در موارد صنعتی میباشد.
– توانایی تولید نمونههایی با چگالی بیشتر دانههای بسیار ریز با انجام تکرار فرآیند در این روش وجود دارد.
در طی این فرآیند ماده درون قالبی با دو کانال متقاطع و هم مقطع فشرده میشود. این دو کانال تحت زاویه برخورد به همدیگر متصل شدهاند و ممکن است در گوشه خارجی تقاطع دو کانال نیز انحنایی با زاویه وجود داشته باشد.
با عبور ماده از محل تقاطع این دو کانال یک تغییر شکل برشی ساده درون آن انجام میگیرد و با ثابت بودن سطح مقطع ماده در هر عبور (پاس) مقدار قابل ملاحظهای کرنش درون آن ذخیره میگردد، که این مسئله موجب کوچک شدن شبکه کریستالی میشود.
شکل(1-1) : شمای کلی از یک قالب ECAP
مدلسازی
در ادامه مدلسازی و تحلیل این فرآیند با نرم افزار Abaqus انجام شده است.
جنس ماده انتخابی برای فرآیند اکستروژن در کانال هم مقطع زاویه دار (ECAP) در این پروژه آلومینیوم میباشد. که چگالی آن برابر با kg/m32700 میباشد. خواصی از قبیل مدول یانگ و ضریب پواسون برای آلومینیوم به ترتیب برابر با 9 10×69 و 33/0 است. ضریب اصطکاک نیز برابا 0.05 در نظر گرفته شده است.
این فرایند بر روی یک میله آلومینیومی به طول 60 میلیمتر انجام شده است. حرکت قطعه کار در قالب به اندازه‌ی 50 میلیمتر و به سمت پایین درنظر گرفته میشود.
شکل(1-2) : نمای بالایی قالب ECAP
شکل(1-3) : شرایط مرزی و بارگذاری
نویسنده: حسین افشاری
