تحلیل تئوری فرآیند ECAP به روش کران بالا و بررسی تجربی آن در وضعیت مقطع دایروی کانال

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه فنی و حرفه‌ای، تهران، ایران

2 استاد، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

چکیده

فرآیند ECAP، یکی از موثرترین فرآیندهای تغییر شکل پلاستیکی شدید جهت تولید فلزات فوق ریزدانه است. نظریه کران بالا نیز یکی از ابزارهای تئوری قابل اعتماد جهت پیش‌بینی‌ تغییرشکل کرنشی و نیروی شکل‌دهی می‌باشد. در این تحقیق، تحلیل روش ECAP با استفاده از نظریه کران بالا در زاویه کانال و گوشه دلخواه انجام و رابطه‌ا‌ی کلی و کاربرپسند جهت پیش‌بینی نیروی شکل‌دهی، بر اساس هندسه فرآیند و خواص الاستیک-پلاستیک ماده پیشنهاد گردید. با مقایسه‌ی مقدار نیروی بدست آمده از رابطه تئوری با مقدار تجربی حاصل از اعمال فرآیند روی آلیاژ آلومینیوم 7075، انطباق مناسبی بین نتایج مشاهده شد که این مهم قابلیت اعتماد به این رابطه را برای نیروی ECAP تضمین می‌کند. بر اساس نتایج تحقیق حاضر، در ECAP این ماده در شرایط زاویه کانال، زاویه گوشه، قطر و طول بیلت به ترتیب برابر °135، °20، mm 10 و mm 90 میزان نیروی شکل‌دهی در دو حالت تجربی و تئوری به ترتیب برابر kN 48 و kN 04/55 بدست آمد. همچنین با افزایش زاویه کانال از 60 به 150 درجه در زاویه گوشه ثابت 20 درجه، میزان نیروی فرآیند با % 3/41 کاهش از kN 4/86 به kN 7/50 تغییر یافت. با افزایش زاویه گوشه از صفر به 40 درجه در زاویه کانال ثابت 135 درجه نیز کاهشی قابل چشمپوشی به میزان % 5/2 از kN 56 به kN 6/54 مشاهده شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Theoretical analysis of ECAP process by upper bound method and its experimental investigation in condition of circular cross-section channel

نویسندگان [English]

  • Reza Naseri 1
  • Mehran Kadkhodayan 2
  • Mahmoud Shariati 2
1 Assistant Professor, Department of Mechanical Engineering, Technical and Vocational University (TVU), Tehran, Iran
2 Professor, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
چکیده [English]

ECAP process is one of the most effective SPD processes to produce UFG metals. Also, upper bound theory is one of the reliable theoretical tools to forecast deformation strain and forming load. In this research, analysis of ECAP technique in arbitrary channel and corner angles using upper-bound theory was performed and a general and user-friendly equation for predicting the forming force is proposed according to geometry of process and elastic-plastic properties of work-piece material. By comparing amount of obtained theoretical load with experimental forming force resulted from applying process on 7075 Al alloy, has been observed very good agreement between the results. This guarantees reliability of achieved general equation for ECAP force. According to the results of present research, experimental and theoretical forming load of ECAP process on this material under conditions of channel angle 135°, corner angle 20°, billet diameter 10 mm and billet length 90 mm were obtained equal to 48 kN and 55.04 kN, respectively. Furthermore, by increasing channel angle from 60 to 150 under constant corner angle of 20°, process load is decreased equal to 41.3% from 86.4 kN to 50.7 kN. In addition, by increasing corner angle from 0° to 40° under constant channel angle of 135°, the negligible reduction of load equal to 2.5% was observed from 56 kN to 54.6 kN.

کلیدواژه‌ها [English]

  • ECAP
  • Upper-bound theorem
  • Elastic-plastic properties
  • Forming load