تأثیر دمای اولیه و خنک‌کاری بر تنش‌ ترمومکانیکی غلتک‌های نورد حلقه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده هوافضا-دانشگاه هوایی شهید ستاری-تهران

2 مجتمع مکانیک و هوافضا-دانشگاه صنعتی مالک اشتر-شاهین‌شهر-اصفهان-

چکیده

نورد حلقه یک فرآیند شکل‌دهى فلزات است که براى آهنگری قطعات حلقوى شکل با ابعاد دقیق و بدون درز به کار مى‏رود. به دلیل خصوصیات منحصر‌به‌فرد حلقه‌های تولید شده به این روش کاربرد آن‌ها در صنایع پیشرفته زیاد است. علاوه بر مزایای عدم وجود مواد اضافی و زوایای ناخواسته، مهم‌ترین مزیت تولید حلقه با این روش جریان یکنواخت ماده در حلقه پس از انجام فرایند می‌باشد. نورد سوپر آلیاژها لزوم کارکرد دستگاه را در دمای بالا اجتناب‌ناپذیر می‌کند و این امر سبب آسیب به غلتک‌های نورد می‌شود. از سوی دیگر جهت جلوگیری از تغییر ناگهانی دمای سطحی و ایجاد پدیده سرد شدن ناگهانی در حلقه داغ، معمولاً دمای کاری غلتک‌ها بالا برده می‌شود. به طور کلی این امر باعث کاهش استحکام غلتک‌ها می‌شود. در این پژوهش تأثیر دماهای مختلف کاری غلتک‌ و خنک‌کاری بر روی تنش‌های ترمومکانیکی در غلتک‌های نورد حلقه بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهد که تنش‌های ترمومکانیکی ایجاد شده در غلتک‌ها کاملاً با یکدیگر متفاوت است. در غلتک اصلی تنش‌های مکانیکی اثر بیشتری بر روی تنش‌ ترمومکانیکی دارند اما در مندرل به دلیل سطح تماس بیشتر با حلقه داغ، تنش‌های حرارتی عامل تعیین کننده اندازه تنش‌های ترمومکانیکی در آن است. تأثیر خنک‌کاری بر روی تنش‌های ترمومکانیکی در غلتک اصلی ناچیز و در مندرل قابل توجه است. همچنین مشخص می‌شود که خنک‌کاری باعث افزایش دامنه تنش‌های معادل و کاهش تنش‌متوسط در غلتک‌ها می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effect of initial temperature and cooling practice on thermo-mechanical stress of ring rolling

نویسندگان [English]

  • ali negahban 1
  • ehsan barati 2
  • Abdolali maracy 2
  • Nader vahdat azad 1
1 Faculty of Aerospace Engineering, Aeronautical University of Science and Technology, Tehran, Iran
2 Mechanical and Aerospace Engineering Department, Malek-Ashtar University of Technology, Shahinshahr, Esfahan, Iran
چکیده [English]

Ring rolling is a metal forming process used to forge precise, seamless, circular, shaped parts. Due to the unique properties of the produced rings, the application in the advanced industries is high. The most important advantage of the process is the uniform flow of material in the ring after the process. Usually, the working temperature of the device is high during the rolling of super alloys. The high temperature could damage the work rolls. In spite of the cooling practice, the work roll temperature is raised. In general, this reduces the work roll strength. In this research, the effect of various temperature and cooling practice on thermo-mechanical stresses in work roll of ring rolling mill have been investigated. The results show that the amount of produced thermo-mechanical stresses on the work rolls is completely different. In the main roll, the mechanical stress has a greater effect on thermo-mechanical stresses. However, in the mandrel, thermal stress determines the amount of thermo-mechanical stresses. Unlike the mandrel, the effect of cooling practice on thermo-mechanical stresses of the main roll is negligible. The results show that cooling practice increases the amplitude of equivalent stress and reduces the mean stress in the work rolls.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ring rolling
  • Thermo-mechanical stress
  • Cooling practice
  • Scripting code
  • Abaqus