.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.

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.

نویسنده: حسین افشاری