بررسي پارامترهای موثر بر روش اکستروژن در کانالهای هم مقطع زاویهدار و انتخاب سطح بهينه با استفاده از روش طراحي آزمایش تاگوچي برای ماده تيتانيوم

Transcript

1 زمستان / سال هفتم/ شماره سوم فصلنامه علمي پژوهشي مهندسي مکانيک جامدات فصلنامه علمي پژوهشي مهندسي مکانيک جامدات بررسي پارامترهای موثر بر روش اکستروژن در کانالهای هم مقطع زاویهدار و انتخاب سطح بهينه با استفاده از روش طراحي آزمایش تاگوچي برای ماده تيتانيوم * حسن خادمیزاده سید علی افتخاری سید حسام الدین ابطحی فروشانی * نویسنده مسئول: Eftekhari@iukhsh.ac.ir چکيده در تحقیق حاضر به بررسی پارامترهای موثر بر روش اکستروژن در کانال های هم مقطع زاویه دار بر روی فلزتیتانیوم پرداخته شده است. ابتدا با شناخت پارامترهای موثر بر این روش پارامترهای اصلی و عملی انتخاب و پس از آن برای بدست آوردن سطح بهینه این روش برای فلز تیتانیوم واژههای کليدی اکستروژن کانال های هم مقطع زاویه دار المان محدود بهینه سازی تاگوچی اباکوس اقدام به طراحی جداول آزمایش به روش طراحی آزمایش تاگوچی شد. پس از طراحی جدول آزمایش کلیه آزمایشات به روش المان محدود و با استفاده از نرم افزار آباکوس اجرا و نتایج بدست آمد و نتایج بدست آمده به روش مذکور بهینه گردید. نتایج بدست آمده نشان داد که بهینه ترین سطح آزمایش برای فلز تیتانیوم در بین آزمایشات انجام شده استفاده از قالب با زاویه کانال درجه دمای محیط پاس و مسیر تکرار است. - استادیار گروه مکانیك دانشکده مکانیك دانشگاه آزاد خمینی شهر - استادیار گروه مکانیك دانشکده مکانیك دانشگاه آزاد خمینی شهر - کارشناس ارشد مکانیك دانشکده مکانیك دانشگاه آزاد خمینی شهر

2 بررسي پارامترهای موثر بر روش اکستروژن در کانالهای هم مقطع زاویهدار... - مقدمه ریزدانهشدن اندازه دانههای مواد یکی از روشهای مهم استحکام بخشی مواد است که نسبت به سایر روش- های استحکام بخشی از اهمیت ویژهای برخوردار است به دلیل این که با این روش میتوان همزمان به ترکیب مناسبی ازاستحکام و چکشخواری دست یافت. بطورکلی رابطه بین استحکام ماده با اندازه دانه از طریق رابطه معروف هال- چپ )( که در آن بیان میشود. تنش تسلیم kd y مقاومت شبکه اندازه d دانه و K ثابتی است که به جنس ماده بستگی دارد. رابطه فوق نشان میدهد که استحکام ماده با عکس مجذور اندازه دانه - رابطه دارد به عبارت دیگر با ریز شدن اندازه دانه استحکام ماده افزایش مییابد. بطورکلی مواد با دانههای بسیار ریز و نانو کریستال را به روش تولید مینمایند. روشهای پایین باال. - روشهای باال پایین. در روشهای پایین- باال مواد UFG یا NC را از کنار هم قرار دادن و چیدمان اتمهای مجزا در کنار هم و یا تجمع ذرات نانو پودر ایجاد میکنند. در روشهای باال-پایین در ابتدا از یك ماده حجیم با دانهبندی درشت استفاده میکنند سپس با انجام فرآیندهای خاصی اندازه دانه آنرا تا حد کوچکتر از میکرون و یا نانومتر کاهش میدهند.این روش- ها عمدتا برپایه ایجاد کرنشهای پالستیك بسیار زیاد در ماده استوار و به روشهای تغییر شکل بسیار زیاد معروف میباشند. در این روشها بدلیل ایجاد کرنشهای پالستیك بسیار زیاد دانسیته باالیی از نابجاییها در ماده ایجاد و با تغییر آرایش آنها از مرزدانههای زاویه کوچك و تبدیل آنها به مرزدانههای زاویه بزرگ موادی با اندازه دانهی کوچکتر از میکرون و یا نانومتر تشکیل میشود] [. یکی از روشهای تغییر شکل پالستیك شدید روش فشردن در کانالهای هم مقطع زاویه دار( ) میباشد.این روش که اکستروژن 7 در کانال زاویهدار نیز نامیده میشود به نوعی مادر روش- های SPD محسوب میگردد. روش در ابتدا توسط سگال و همکارانش در دههی 7 و میالدی معرفی شد. ژائو ژینگ و همکاران در سال تحقیقی با عنوان فرآیند چند مرحله در دمای اتاق بر روی تیتانیوم خالص انجام دادند. این تحقیق با قالب با زاویه کانال درجه در دمای اتاق صورت پذیرفت و مشخص گردید تنش تسلیم و مقاومت نهایی این ماده بعد از بار اجرای فرآیند افزایش یافته و توجهی کاهش یافتهاند] [. اندازه دانهها نیز به مقدار قابل یو ژانگ و همکاران ][ در سال تحقیقی با عنوان اثر اندازه دانهها بر خواص مکانیکی تیتانیوم خالص تحت فرآیند در دمای اتاق انجام دادند.در این تحقیق فرآیند در دمای درجه کلوین در یك مرحله صورت گرفت و سپس خواص ماشینکاری و مکانیکی بررسی شد و مشخص گردید فرآیند باعث افزایش مقاومت و کاهش ناهمواری ها و برآمدگیهای ساختار گردید. سروینسکی و همکاران ][ در سال تحقیق با عنوان اثر هیدروژناسیون موقت بر فرآیند و خستگی سیکل پایین تیتانیوم با خلوص صنعتی انجام دادند. در این تحقیق مشخص گردید که هرچند هیدروژناسیون توانایی تغییر میکرو ساختار تیتانیوم را دارد ولی این عمل توانایی 7 Equal channel angular extrusion )ECAE( Hall- Pitch Bottom To Up Up to Bottom Ultra-Fine Grained (UFG) Nano Cristal (NC) Sever Plastic Deformation (SPD)

3 فصلنامه علمي پژوهشي مهندسي مکانيک جامدات/زمستان /سال هفتم/ شماره سوم تغییر شکنندگی و پیرسختی تیتانیوم صنعتی را پس از فرآیند ندارد. عرفان عباسی و سید راوش احدی ][ در سال تحقیقی با عنوان بررسی تولید مواد با استحکام باال در فرآیند به کمك شبیه سازی سه بعدی انجام دادند دراین تحقیق به کمك شبیهسازی سه بعدی فرآیند با استفاده از نرم افزار المان محدود اثر پارامترهای موثر نظیر سرعت پرس زاویه کانال زاویه گوشه قالب و ضریب اصطکاک بررسی گردید و نتایج حاصله با مقادیر تجربی مقایسه گردید و مشخص شد شبیه سازی توانایی پیشبینی بسیار مناسبی را در این خصوص دارد. تیتانیوم از جمله موادی است که باتوجه به شرایط شبکه کریستالی آن اجرای عملیات بروی آن بسیار دشوار است و عمال تمامی تحقیقات انجام شده بر روی این ماده شکست قطعه در حین فرآیند با روش معمول که استفاده از قالب با زاویه کانال درجه و در دمای اتاق میباشد را ارائه میکند ][. محاسبات المان محدود نشان میدهد که میتوان با افزایش شکل) ( شکل شماتیك فرآیند با هندسه مکعبی )مقطع چهارگوش( و زاویه کانال درجه] [ در این روش فلزی که قرار است تحت تغییر شکل پالستیك شدید قرار بگیرد در کانال قرارگرفته و از باال توسط یك سنبه به داخل کانال فشرده میشود. قطعه فلزی حین عبور از کانال با رسیدن به محل تغییر زاویه شروع به خم و سپس بازخم میکند. در اثر این تغییر شکل سرتاسری که در قطعه اتفاق میافتد کل قطعه به شدت تغییر شکل یافته و از انتهای دیگر قالب خارج میشود زاویه کانال از شکست قطعه در حین فرآیند -- کرنش اعمال شده در () جلوگیری نمود و همچنین این محاسبات نشان میدهد که اجرای این فرآیند با زوایای کمتر از مشکل میباشد ]7[. -- اصول () درجه بسیار در هر مرحله کرنشی به صورت یکباره به نمونه اعمال میشود اگر زاویه کانال Ø و زاویه مربوط به شعاع انحنا Ψ باشد مقدار کرنش اعمل شده در هر مرحله از رابطه زیر بدست میآید. γ ( ) ( ) [ ( ) ( )] )( )( در شکل )( قالب به صورت شماتیك نشان داده شدهاست. در این شکل کانال درونی با زاویه درجه خم شدهاست. نمونه به شکل میله ماشینکاری میشود تا درون کانال قرارگیرد و تحت نیرو پرس واقع شود. -- فاکتورهای عملي تاثيرگذار بر --- تاثير زاویهی کانال زاویه کانال مهمترین فاکتور عملی است چون کرنش کل اعمال شده در هر مرحله را مشخص میکند. لذا بر

4 بررسي پارامترهای موثر بر روش اکستروژن در کانالهای هم مقطع زاویهدار... طبیعت ریز ساختار نمونهی پرس شده تاثیر مستقیم دارد. قالبهایی ساخت که با دستگاههای آزمایش کشش و نیرو با این حال اکثر آزمایشات در زاویهی بین تا معمولی کار کند و در نتیجه محدوده سرعت پرس افزایش درجه انجام شدهاست و تالش کمی برای مقایسه بین یابد. نتایج آزمایشات نشان دادهاست که سرعت پرس اثر نتایج حاصل از قالبهایی با زوایای مختلف انجام شده چشمگیری برروی اندازهی تعادلی دانهها که با است. آزمایشات نشان دادهاست که میزان کرنش مجموعه- ای که در مرحلههای اعمال میشود در ریز ساختار تعیینکننده نیست بلکه مهم این است که کرنش خیلی زیادی در هر مرحله اعمال شود. لذا در عمل قالب ایده آل قالبی با زاویهی کانال درجه است. همچنین در فرآیندهای دیگر مانند چند مرحله اکستروژن نمیتوان به ریز ساختار مشابه رسید چون در هر مرحله کرنش کمی اعمال میشود. قالب با زاویهی کانال علی رغم بازدهی خوب درجه در عمل هم آسانتر از زمانی که زاویه قالب بیش از است پرس می- شود. برای برخی مواد خیلی سخت یا مواد با نرمی خیلی پایین نیاز به استفاده از زوایای بیشتر است. هرچند زاویهی کانال کمتر از درجه کرنش بیشتری در هر مرحله اعمال میکند اما آزمایشات نشان داده که اختالف ریز ساختار کمی بین نمونه شده با قالب درجه و نمونهی شده با قالب درجه است ضمن اینکه نیرو بیشتری برای پرس نمونه در قالب با زوایای کمتر الزم است [ و.] --- تاثير زاویه مربوط به شعاع انحنا قالب این زاویه نقش کمتری را در تعیین کرنش اعمال شده به نمونه ایفا میکند اما باعث کاهش منطقهی مرده و همچنین هدایت نمونه به کانال خروجی میشود ][. --- تاثير سرعت پرس معموال فرآیند در پرسهای هیدرولیك که با سرعتهای باال عمل میکنند انجام میشود بهطور معمول سرعت پرس در محدوده - mm/s است اما میتوان شکل گرفتهاند ندارد ولی چون وقتی سرعت پرس کمتر باشد بازیابی سادهتر رخ میدهد ریز ساختار تعادلیتری تشکیل میشود. درکل سرعت پرس تاثیر زیادی ندارد[ 7 ]. --- تاثير دمای پرس دمای پرس یك فاکتور کلیدی در است چون نسبتا به آسانی قابل کنترل است. با افزایش دمای پرس امکان تشکیل دانههای بزرگتر بیشتر است همچنین در دمای پایین نسبت بیشتری از مرزهای بزرگ زاویه تشکیل میشود. درمورد تیتانیوم خالص با افزایش دما از به درجهی سانتیگراد مکانیزم تغییر شکل از تشکیل باندهای برشی موازی به تشکیل باندهای دوقلویی تغییر میکند. بهطور کلی هرچند در عمل فشردن در دمای باال آسانتر است اما ریز ساختار ریز دانهی مناسب زمانی بهدست میآید که پرس در کمترین دمای ممکن انجام شود و از سوی دیگر ترک در نمونه ایجاد نشود ] و [. --- نقش گرم شدن دروني حين حین پرس امکان افزایش دما در نمونه وجود دارد این افزایش دما در نقطهای که نمونه از صفحهی برشی عبور میکند رخ میدهد بسته به مقدار UTS ماده میزان افزایش دما میتواند تا 7 درجه سانتیگراد باشد همچنین با کاهش سرعت پرس میتوان افزایش دما را کاهش داد ] و [. --- تاثير نيرو پشتي مزیت عمده در اعمال نیرو پشتی این است که منجر به بهبود زیادی در کارپذیری ماده میشود به عنوان مثال حین مس بدون نیرو پشتی پس از مرحله ترکهایی روی سطح قطعه به وجود میآید اما با اعمال نیرو پشتی

5 فصلنامه علمي پژوهشي مهندسي مکانيک جامدات/زمستان /سال هفتم/ شماره سوم تعداد مرحلهها تا یا حتی بیشتر قابل افزایش است بدون نماید و در نهایت پایینترین مقدار جریان تنش را در قطعه.][ آنکه ترکی ایجاد شود. بهطور مشابه نمونه قابل مسیر Cایجاد میک دن پیرسختی آلومینیوم درصورتیکه در دمای تصویر شماره مسیرهای مختلف اصلی در روش محیط و بدون اعمال نیرو پشتی انجام شود ترک میخورد را نشان میدهد. اما با اعمال نیرو پشتی نمونه تا مرحله بدون ترک خوردن میشود. مزیت دیگر نیرو پشتی بهبود یکنواختی شار فاز حین عملیات در گوشهی خارجی محل برخورد کانال ورودی و خروجی ناحیه مرده تشکیل میشود که باعث تغییر شکل ناحیهی تغییر شکل از خط برش به پنکهای شکل میشود لذا تصفیه ریزساختار کمتر یکنواخت می- شود خصوصا در انتهای نمونه اعمال نیرو پشتی سبب پرشدن این گوشه میشود و ناحیهی تغییر شکل به باند برشی متمرکز نزدیكتر میشود ] تا 7[ تاثير تعداد مرحله تعداد مرحله یکی از عوامل اصلی درکرنش موثر در میباشد که میتواند نقش مهمی را در تحقیق ما وارد نماید چرا که در هر مرحله میزان مشخصی از کرنش به ماده اعمال شده و با تکرار آن میتوان به حداکثر کرنش ممکن و در نتیجه حداکثر میزان ریزدانه شدن و افزایش مرز دانهها دست یافت ] و [ تاثير مسير همچنان که بیان شد زمانی که چند مرحله به نمونه اعمال میشود این امکان وجود دارد که با چرخاندن نمونه به صورتهای مختلف در بین مرحلهها سیستمهای لغزش مخالف ایجادکرد. این حالت- های مختلف چهار مسیر فرآیند را ایجاد میکند. باتوجه به تحقیقات انجام شده از مسیر موجود در مسیر B بیشترین جریان تنش را در قطعه ایجاد مینماید همچنین مسیر A مقدار میانگین از جریان تنش را در قطعه ایجاد می- شکل) ( مسیرهای مختلف اصلی برای روش ][ - بهينه سازی به روش تاگوچي -- بيان مسأله بهينه سازی تیتیانیوم با درجه خلوص تجاری یك ماده بسیار پر کاربرد در صنایع پزشکی است چراکه این ماده به لحاظ شیمیایی کامال واکنش ناپذیر بوده و مقاومت بسیار باالیی در برابر خوردگی تحت تاثیر مایعات درون بدن از خود نشان میدهد و به همین لحاظ یك ماده زیست پذیر می- باشد. آنچه مشخص است اجرای عملیات برروی برخی از مواد بسیار مشکل میباشد که این موضوع به دلیل وجود شبکه شش وجهی فشرده فلزی است که باعث می- شود تعداد سیستمهای لغزشی در ماده محدود شوند و همین موضوع باعث ایجاد ترک در سطح قطعه و یا تکهتکه شدن قطعه میشود. تیتانیوم از جمله موادی است که باتوجه به شرایط شبکه کریستالی آن اجرای عملیات بروی آن بسیار دشوار است و عمال تمامیتحقیقات انجام شده بر روی این ماده شکست قطعه در حین فرآیند با روش معمول که استفاده از قالب با زاویه کانال درجه و در دمای اتاق میباشد را ارائه میکند.

6 بررسي پارامترهای موثر بر روش اکستروژن در کانالهای هم مقطع زاویهدار انتخاب سطوح پارامترهای موثر در طراحي مسأله --- دمای پرس جهت این فاکتور و با بررسی سوابق تحقیقات صورت --- زاویه کانال بر باتوجه به تحقیقات انجام شده اجرای عملیات روی تیتانیوم عموما در زاویه درجه صورت پذیرفتهاست که این موضوع به این دلیل است که باتوجه به آنچه گفته شد ماده تیتانیوم به دلیل شبکه وجهی فشرده دانهبندی خود حتی در دماهای باال امکان فشردهسازی در زوایای کمتر از درجه را نداشته و به دلیل محدود بودن سیستمهای لغزشی ناشی از شبکه کریستالی شش وجهی فشرده خود دچار شکست میشود. ازطرفی بیشترین تنش و متعاقبا باالترین میزان کرنش در روش در زاویه درجه که زاویه استاندارد این روش میباشد به قطعه وارد میشود. با کاهش زاویه کانال میزان کرنش وارد بر قطعه نیز به میزان قابل توجهی کاهش خواهد یافت. به همین خاطر استفاده از زوایای بسیار زیاد نیز توصیه نمیشود. باتوجه به توضیحات دادهشده و باتوجه به حجم تحقیقات صورت گرفته زوایای موجود به عنوان زوایای اصلی مورد بررسی قرار خواهندگرفت که باتوجه به این موضوع فاکتور زاویه کانال یك فاکتور سطحی خواهد بود. --- زاویه انحنای قالب باتوجه به تحقیقات انجام شده زاویه انحنای قالب بجز در زوایای کمتر از درجه تاثیر بسیار کمی در کرنش معادل دارد و در زاویه درجه نیز کرنش مستقل از زاویه مربوط به انحنای قالب است. باتوجه به موارد ذکر شده زاویه انحنای قالب را یك مقدار ثابت و برابر با درجه در نظر میگیریم که باتوجه به این مورد زاویه کانال به عنوان یك فاکتور در مسأله وارد نخواهد شد. گرفته مشخص میگردد اکثر تحقیقات صورت گرفته بر روی روش ماده تیتیانیوم در دماهای باالدر محدوده 7-7 درجه کلوین بوده است و لیکن برای بررسی بهتر تاثیر این فاکتور مقادیر دمای اتاق دمای 7- درجه کلوین که بیشترین فراوانی را در تحقیقات صورت گرفته داشتهاند به عنوان مقادیر اصلی این تحقیق در نطرگرفته میشوند و باتوجه به این مقادیر دمای پرس به عنوان فاکتور سطحی در نظرگرفته میشود. --- تعداد مرحله تعداد مرحله یکی از عوامل اصلی در کرنش موثر در میباشد که میتواند نقش مهمی را در تحقیق ما وارد نماید در این خصوص باتوجه به تحقیقات انجام شده تعداد مرحلههای مسأله را باتوجه به فراوانیهای این فاکتور در تحقیقات انجام شده مقادیر مرحله در نظرگرفته میشود. باتوجه به این موضوع فاکتور تعداد مرحله یك فاکتور سطحی در نظرگرفته میشود. --- مسير تکرار مرحله نکته دیگر درخصوص تعداد مرحله مسیر انتخابی در بین هر مرحله میباشد که خود نقش به سزایی در اجرای روش مسیر موجود در دارد. باتوجه به تحقیقات انجام شده از مسیر B بیشترین جریان تنش را در قطعه ایجاد مینماید همچنین مسیر مقدار A میانگین از جریان تنش را در قطعه ایجاد مینماید و در نهایت پایین- ترین مقدار جریان تنش را در قطعه مسیر C ایجاد مینماید. در این خصوص باتوجه به تحقیقات انجام شده و فراوانی مسیرهای انتخاب شده در این تحقیقات مسیر به A و C عنوان مسیر کرنش انتخاب شده و به عنوان یك فاکتور سطحی در مسأله وارد شده است.

7 فصلنامه علمي پژوهشي مهندسي مکانيک جامدات/زمستان /سال هفتم/ شماره سوم --- سرعت پرس یکی از عوامل در مواد با کریستالهای باتوجه به اطالعات بدست آمده و مقادیر انتخاب شده برای هر فاکتور جدول )( به شکل جدول )( که در زیر آمده فشرده سرعت پرس در این روش میباشد. در این روش تبدیل خواهد شد. سرعت معمول - میلیمتر بر ثانیه میباشد. نتایج جدول )( جدول طراحی آزمایشات آزمایشات نشان دادهاست که سرعت پرس اثر چشمگیری برروی اندازهی تعادلی دانهها که با شکل گرفتهاند ندارد ولی چون وقتی سرعت پرس کمتر باشد بازیابی سادهتر رخ میدهد ریز ساختار تعادلیتری تشکیل میشود. در کل سرعت پرس تاثیر زیادی ندارد بر همین اساس وباتوجه به اینکه اعمال سرعت در این محدوده باعث افزایش زمان تحلیل تا حد چندین ماه را ایجاب مینماید و استفاده از روشهای افزایش سرعت مانند مقیاس حجم خطای قابل توجهی در محاسبات ایجاد مینماید در این تحقیق از این فاکتور چشم پوشی گردیدهاست. دمای پرس ( ºC ) فاکتور ها زاویه کانال تعداد مرحله (deg) مسیر A A A شماره آزمایش 7 -- محاسبه درجه آزادی آزمایش --- انتخاب معيار S/N درجه آزادی مسأله ما باتوجه به فاکتورهای موجود و سطوح آنها عبارت است از : در این مسأله باتوجه به اینکه بازه ای از مقادیر حداکثر و حداقل در نرم افزار ارائه میشود نیاز است تا جهت اعمال شرایط یك مقدار مشخص را به عنوان پاسخ از تحلیل استخراج نموده تا بتوان از روابط موجود استفاده کرد. در این خصوص میتوان از دو معیار اصلی در مسأله استفاده کرد. ( ) ( ) )( به صورت کد جدول )( جدول طراحی آزمایش آرایه متعامد شده شماره فاکتورها آزمایش فاکتور ترکیبی زاویه کانال تعداد مرحله دمای پرس - حداکثر میزان کرنش معادل در قطعه - غیر یکنواختی کرنش اعمال شده در قطعه باتوجه به تحقیقات صورت گرفته مشخص میگردد که معیار غیر یکنواختی کرنش در قطعه به عنوان معیار اصلی مورد توجه واقع نشده و عمال در کلیه تحقیقات صورت- 7 گرفته اساس تحقیق بر بررسی پارامتر میزا ن کرنش مادل Mass Scaling

8 بررسي پارامترهای موثر بر روش اکستروژن در کانالهای هم مقطع زاویهدار... وارد شده بر قطعه و سایز دانه بندی قطعات قبل و پس از عملیات قرار گرفته است. باتوجه به اینکه در تحقیق حاضر امکان بررسی سایز دانهبندی قطعه پس از عملیالت وجود ندارد معیار اصلی این تحقیق نیز میزان کرنش معادل به وجود آمده در قطعه در نظرگرفته میشود و بر همین اساس معیار S/N انتخاب شده معیار هرچه بیشتر بهتر خواهد بود و از رابطه محاسبه میگردد. جدول )( جدول مشخصات مکانیکی تیتانیوم ضریب پوانسون مدول ( MPa )یانگ چگالی (Ton/ ) - /* /7 همچنین با توجه به ورود ماده به بخش پالستیك شرایط زیر نیز با توجه به نمودار تنش-کرنش این ماده مشخصات مکانیکی اضافه گردید. به -- مراحل شبيه سازی قالب برای مدل سازی فرآیند شکل دهی به روش قالب به صورت تکه طراحی شده است که شامل قسمتهای سمت راست قالب سمت چپ قالب و سنبه میباشد که این قطعات به صورت صلب از نوع سیمی در نرمافزار Abaqus به صورت مدلسازی و پیاده سازی گردیدهاند. سپس قطعه بعدی تغییر شکل پذیر و از نوع پوسته 7 مدل سازی گردید. ابعاد قطعه کار میلیمتر در نظر گرفته شده است. در مرحله بعد جنس ماده با مشخصات مکانیکی مورد نظر اعمال گردید و سطح مقطع مستطیل با ابعاد به قطعه اختصاص یافت. پس از سرهم کردن قالب و ماده و تعیین نقاط مرجع برای هریك از بخشهای قالب و همچنین سنبه قید گذاری بخشهای قالب به صورت جابجایی - چرخش و با مقید کردن کلیه حرکات ممکن انجام گرفت. همچنین خواص ماده تیتانیوم شکل )( نمودار تنش کرنش پالستیك تیتانیوم] [ میزان کرنش در آزمایش با مش بندی های متفاوت آزمون مش شکل )( نمودارآزمون استقالل جواب از چگالی مش مطابق با جدول و نمودار در بخش مواد اعمال گردید. شکل )( نمای کلی قالب پس از تکمیل Grain Size Die Right Side Die Left Side Hob Rigid D Deformable 7 Shell 8 Rectangular 9 Reference Point Displacement/Rotation

9 فصلنامه علمي پژوهشي مهندسي مکانيک جامدات/زمستان /سال هفتم/ شماره سوم - اجرای آزمایشات در این تحقیق از خروجی نرم افزار با عنوان کرنش پالستیك معادل در نقاط انتگرالی (PEEQ) استفاده می- شود که این خروجی یك اسکالر بوده و بدون بعد می- باشد.پس از تعیین پارامتر ها و شرایط به اجرای آزمایشات طراحی شده اقدام که پاسخ برخی از این آزمایشات به صورت زیر می باشد. شکل )( کرنش معادل خروجی برنامه برای مدل سازی آزمایش شماره یك خروجی آزمایش جدول )( جدول طراحی آزمایش با مقادیر خروجی دمای پرس فاکتور ها شماره آزمایش 7 ( ºC ) تعداد پاس زاویه کانال (deg) /7 / / /7 / /7 / / / فاکتور ترکیبی جدول )( جدول طراحی آزمایش با مقادیر S/N مقدار S/N شکل ) 7 (کرنش معادل خروجی برنامه برای مدل سازی آزمایش شماره دو در پاس اول -- تحليل دادههای بدست آمده جدول )( جدول طراحی آزمایش با مقادیر خروجی آزمایش میباشد.با توجه به مقادیر خروجی بدست آمده و با استفاده از معیار هرچه بیشتر- بهتر میزان برای S/N هریك از آزمایشها بدست میآید که در این صورت جدول )( به صورت جدول )( تکمیل میگردد. دمای پرس ( ºC ) تعداد پاس فاکتور ها زاویه کانال (deg) -/ فاکتور ترکیبی شماره آزمایش 7 /7 -/ -/7 /7 -/ -/7 -/ -/ در این مرحله میانگین مقادیر S/N برای هریك از سطوح فاکتور ها محاسبه می شود که مقادیر میانگین در جدول )7( ارائه شده است. Equivalent Plastic Strain At Integration Point

10 بررسي پارامترهای موثر بر روش اکستروژن در کانالهای هم مقطع زاویهدار.... زاویه زاویه زاویه زاویه کانال جدول )7( جدول میانگین مقادیر S/N برای سطوح مختلف فاکتور ها سطوح فاکتورها (deg) تعدادپاس دمای پرس ( ºC ) -/ -/ -/ فاکتور ترکیبی -/. دمای درجه دمای درجه دمای درجه -/ -/ -/ -/ -/ -/7 -/ -/7 براساس مقادیر بدست آمده سطح بهینه فاکتورها در این آزمایش به صورت فاکتور ترکیبی سطح زاویه کانال سطح تعداد پاس سطح و فاکتور دمای پرس سطح یك میباشد که با بررسی این فاکتور ها جدول )( که شکل )( نمودار مقایسه کرنش در دما و زوایای مختلف با رویکرد زاویه - با افزایش دما در اکثر مواردکرنش اعمال شده نشان دهنده سطوح بهینه میباشد بدست میآید. در سطح قطعه افزایش یافته است... فاکتور جدول ) (مقادیر سطوح بهینه سطح بهینه فاکتور ترکیبی سطح مسیر C بدون اعمال نیروی پشتی فاکتور زاویه سطح فاکتور تعداد پاس سطح فاکتور دمای سطح دمای درجه دمای درجه دمای درجه.. شکل )( نمودار مقایسه کرنش در دما و زوایای مختلف با رویکرد - دما ماکزیمم کرنش اعمال شده در یك مرحله در قالب با زاویه کانال درجه رخ میدهد. شکل )( نمودار مقایسه کرنش در دما و زوایای مختلف در یك پاس 9 زاویه زاویه زاویه دمای درجه دمای درجه دمای درجه - نتيجهگيری در تحقیق حاضر پارامترهای موثر بر روش اکستروژن در کانالهای هم مقطع زاویه دارمورد بررسی قرار گرفت بدین صورت که پس از شناسایی این پارامتر ها ابتدا با استفاده از روش طراحی آزمایش تاگوچی یك مجموعه آزمایش برای بررسی اثر این فاکتور ها بر کرنش معادل قطعه طراحی و سپس این آزمایشها با استفاده از روش المان محدود مدل سازی و اجرا گردید و در نهایت با نتایج بدست آمده از کرنش ماکزیمم قطعه حین عملیات با استفاده از روش بهینه سازی تاگوچی اقدام به بهینه سازی آزمایشها و انتخاب سطح بهینه شد که دراثر آن نتایج ذیل بدست آمد. - با افزایش زاویه کانال از میزان کرنش قطعه در هر مرحله کاسته میشود.

11 فصلنامه علمي پژوهشي مهندسي مکانيک جامدات/زمستان /سال هفتم/ شماره سوم for grain refinement. Progress in Materials Science, Vol., No. 7,, pp [9]Sordi V.L., Ferrante M., Kawasaki M., Langdon T.G.,Microstructure and tensile strength of grade titanium processed by equal-channel angular pressing and by rolling, Journal of Materials Science, Vol. 7, No.,, pp [] Figueiredo R.B., Cetlin P.R., Langdon T.G., The processing of difficult-to-work alloys by with an emphasis on magnesium alloys. Acta Materialia,. Vol., No., 7, pp [] Yamashita A., et al., Influence of pressing temperature on microstructural development in equal-channel angularpressing. Materials Science and Engineering A, Vol. 87, No.,, pp.-. [] Stolyarov V.V., et al., A two step SPD processing of ultrafine-grained titanium. Nanostructured Materials, Vol., No.7, 999, pp [] Fan G.D., et al., Effect of heat treatment on internal friction in processed commercial pure Mg. Journal of Alloysand Compounds, Vol. 9, No.,,, pp. 8-. [] Chuvil deev V.N., et al., Low-temperature superplasticity and internal friction in microcrystalline Mg alloys processed by, Scripta Materialia, Vol., No.,, pp [] Kang F., et al., Finite elementanalysis of the effect of back pressure during equal channel angular pressing. Journal of Materials Science, Vol., No., 7, pp. 9-. [] Djavanroodi F., EbrahimiM., Effect of die channel angle, friction and back pressure in the equal channel angular pressing using D finite element simulation, Materials Science and EngineeringA, Vol. 7, No.,, pp. -. [7] Ribbe J., et al., Effect of back pressure during equal-channel angular pressing on deformation-induced porosity in copper, Scripta Materialia,. Vol. 8, No.,, pp [8] Chung M.-K., et al., Effect of the number of pass time on the electrochemical properties of Al alloys, Materials Science and Engineering A,. Vol., No.,, pp [9] Kim I., et al., Effects of equalchannel angular pressing temperature on deformation structures of pure Ti, Materials Science and Engineering: A,Vol., No.,, pp. -. [] Kim I., et al., Deformation structures of pure Ti produced by equal channel angular pressing, Scripta Materialia,Vol., No.,, pp افزایش تعداد مرحلهها در اغلب موارد سبب - افزایش کرنش شده است. مراجع شکل )( نمودار مقایسه کرنش در زوایای مختلف با رویکرد تکرار مراحل []Sanusi K.O., Makind O.D., Oliver G.J., Equal channel angular pressing technique for the formation of ultra-fine grained structures,south African Journal of Science, Vol. 8, No.9-,, pp.-7. [] Zhao X., et al., The processing of pure titanium through multiple passes of at room temperature. Materials Science and EngineeringA,Vol. 7, No.,, pp. -9. [] Zhang Y., Structure and mechanical properties of commercial purity titanium processed by at room temperature, Materials Science and Engineering: A, Vol. 8, No.,, pp [] Czerwinski A., et al, The Influence of Temporary Hydrogenation on Ecap Formability and Low Cycle Fatigue Life of Cp Titanium, Journal of Alloys and Compounds, Vol. 9,. ] [عباسی ع. بررسی تولید مواد با استحکام باال در فرآیند فشرده سازی در کانال های هم مقطع زاویه دار به کمك شبیه سازی سه بعدی مرحله تکرار مرحله تکرار مرحله تکرار زاویه درجه زاویه درجه زاویه درجه فصلنامه فرایندهای نوین ساخت و تولید شماره ص. [] Zhao, X., Processing of commercial purity titanium by using a 9 degrees die at room temperature, Materials Science and Engineering A,Vol. 7, No.,, pp ] 7 [ابراهیمی فرآیند اکستروژن در کانالهای هم مقطع زاویه دار شبیه سازی فرآیند وبررسی تاثیر نوع مسیر در کرنش و یکنواختی آن, کنفرانسملی مهندسی ساخت و تولید دانشگاه آزاد اسالمی واحد نجف آباد : دانشگاه آزاد اسالمی واحد نجف آباد. [8]Valiev R.Z., Langdon T.G., Principles of equalchannel angular pressing as a processing tool

12 بررسي پارامترهای موثر بر روش اکستروژن در کانالهای هم مقطع زاویهدار... [] Chen F.K., Stamping formability of pure titanium sheets, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 7,, pp. 8-8.