بررسی رفتار تغییر شکل آلومینیوم خالص در فرآیندهای CGP و RCS با استفاده از آنالیز المان محدود

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

چکیده

تغییر شکل پلاستیک شدید یکی از مؤثرترین روش‌هایی است که طی آن می‌توان کرنش پلاستیک نسبتاً زیادی به نمونه فلزی اعمال نمود. از جمله مهم‎ترین روش‎های تغییر شکل پلاستیک شدید ورق‎ها می‎توان به فشرده‌سازی شیاری محدود و موج‎‎دار و صاف کردن متوالی اشاره کرد. این دو روش از نقطه نظر سیکل انجام فرآیند دارای شباهت‌هایی هستند، اما از نظر مقدار کرنش اعمالی متفاوت‌اند. لذا بررسی نحوه تغییر شکل اعمالی به نمونه فرآوری شده از اهمیت برخوردار است. در پژوهش حاضر، به بررسی رفتار تغییر شکل نمونه آلومینیومی 1070 فرآوری شده توسط روش‌های فوق پرداخته شده است. بدین منظور میزان پرشدن فضای قالب، توزیع کرنش مؤثر اعمالی در نمونه و نیروی لازم جهت انجام فرآیند پس از اعمال تغییر شکل به ازای یک پاس با استفاده از آنالیز المان محدود مورد ارزیابی قرار گرفت. برای بررسی همگن بودن تغییر شکل اعمالی در نمونه‎ها از اندیس ناهمگنی توزیع کرنش مؤثر بهره گرفته شد. شبیه‌سازی با استفاده از نرم‌افزار DEFORM-3DTM انجام گرفت و از نتایج سایر گزارش‌های موجود در منابع علمی برای ارزیابی نتایج حاصل از شبیه‌سازی استفاده شد. لذا مشاهده شد که مقدار پرشدن فضای قالب در روش فشرده‎سازی شیاری محدود نسبت به موج‎دار و صاف کردن متوالی بیشتر است، بنابراین امکان تکرار فرآیند جهت رسیدن به مقادیر بالای کرنش پلاستیک فراهم می‌شود. همچنین نمونه تغییر شکل یافته توسط روش فشرده‎سازی شیاری محدود نسبت به روش دیگر کرنش بیشتری متحمل شده است. ‏علاوه بر این توزیع کرنش به‌صورت یکنواخت‌تری در نمونه اعمال شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

A comparative Study between deformation behavior of pure aluminum in CGP and RCS by finite element analysis

چکیده [English]

Severe plastic deformation is one of the most effective methods for applying high plastic strain to metallic specimen. Constrained Groove Pressing (CGP) and Repetitive Corrugation and straightening (RCS) are preeminent in this field. There are several similarities between these two processes, however, there are some differences in applied strain. Consequently, the deformation process is really crucial in case of method. In this study, AA 1070 Aluminum alloy has been utilized in order to investigate the behavior of deformation using stated methods. Therefore, filling of the die, effective strain distribution and required load to perform the process were analyzed using Finite Element Analysis (FEA) for a single pass of deformation. To evaluate homogeneity of applied deformation, inhomogeneity index of effective strain was considered. The simulations are carried out using commercially available DEFORM-3DTM software and for validation, the results were compared to former reported researches. It was revealed that the amount of filling of the die was greater for CGP in comparison with RCS. As a result, it is feasible to repeat the process in order to obtain high plastic strain. Furthermore, the deformed specimen experienced more plastic strain for CGP. In addition, this strain distribution was imposed homogeneously thus the mechanical properties can be improved uniformly in the specimen.

کلیدواژه‌ها [English]

  • FEA
  • CGP
  • RCS
  • severe plastic deformation
  1. فردی، مهدی (1391). تکنولوژی و کارگاه تغییر شکل نیم‎ساخته (2). شرکت چاپ و نشر کتابهای درسی ایران. (چاپ دوم). تهران.
  2. Hosford, W. F. & Caddell, R. M. (2011). “Metal Forming: Mechanics and Metallurgy”, 4th Edition. USA: Cambridge University Press.
  3. Valiev, R. Z., Islamgaliev, R. K., Alexandrov, I. V. (2000). “Bulk nanostructured materials from severe plastic deformation,” Progress in Materials Science, vol. 45, pp. 103–189.
  4. بیسادی، حسین، راستگو، عباس، پایگانه، غلامحسین، زینالی، ابراهیم و قهرمانی، احمد. (1388). "مقایسه کرنش پلاستیکی اعمال شده توسط فرآیندهای ECAP و HPT به روش المان محدود". دهمین کنفرانس مهندسی ساخت و تولید ایران، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، 10-12 اسفند.
  5. Saito, Y., Tsuji, N., Utsunomiya, H., Sakai, T. & Hong, R. G. (1998). “Ultra-fine grained bulk aluminum produced by accumulative roll-bonding (ARB) process,” Scripta Materialia, vol. 39, pp. 1221–1227.
  6. Zhu, Y. T., Lowe, T. C., Jiang, H. & Huang, J. (2001). U.S. Patent No. 6197129 B1.
  7. Huang, J. Y., Zhu, Y. T., Jiang, H. & Lowe, T. C. (2001). “Microstructure and dislocation configurations in nanostructured Cu processed by repetitive corrugation and straightening”. Acta Material, vol. 49, pp.1497-1505.
  8. راستی‎طلب، عبدالرضا و قلندری، لاله. (1389). "ایجاد تغییر شکل پلاستیک بسیار شدید توسط فرآیندهای موج دار کردن و صاف کردن متوالی و ارزیابی خواص مکانیکی". کنفرانس ملی آشنایی با فناوری‎های روز در زمینه مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد واحد شیراز، 4-5 اسفند.
  9. Scientific Forming Technologies Corporation. (2007). “DEFORM-3D Version 6.1 user’s manual”.
  10. Li, S., Brouke, M. A. M., Beyerlein, I. J., Alexander, D. J. & Clausen, B. (2004). “Finite element analysis of the plastic deformation zone and working load in equal channel angular extrusion”. Materials Science Engineering: A, vol.382, pp. 217-236.
  11. Ghazani, M.S. & Vajd, A. (2014). “Finite element analysis of the groove pressing of aluminum alloy”. Modeling and Numerical Simulation of Material Science, vol. 4, pp. 32-36.