تاثیر پارامترهای فرآیندی بر اکستروژن معکوس داغ آلیاژ Al6061

محورهای موضوعی : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

عصمت بهتری پور ¹ (دانشجوی کارشناسی ارشد ، مهندسی مواد گرایش شکل دادن فلزات، دانشگاه شیراز)
محمد محسن مشکسار ² (استاد، مهندسی مواد، دانشگاه شیراز)
رامین ابراهیمی ³ (استاد، مهندسی مواد، دانشگاه شیراز)

تاریخ دریافت : 1395/05/05 تاریخ پذیرش : 1396/12/10 تاریخ انتشار : 1396/12/01

کلید واژه: اکستروژن معکوس, آلومینیوم 6061, روش المان محدود, DEFORM-3D,

چکیده مقاله :

     اکستروژن معکوس، یکی از فرآیندهای شکل‌دهی فلزات می‌باشد که درسال‌های اخیر، کاربرد وسیعی یافته و برای تولید قطعات توخالی استفاده می‌شود. آلیاژهای آلومینیوم با توجه به مزایای مختلف، به­صورت گسترده­ در صنعت خودرو و هواپیما استفاده می­شوند. در این پژوهش تاثیر پارامترهای فرآیندی نظیر میزان کاهش سطح مقطع، دما و شرایط اصطکاکی در فرآیند اکستروژن معکوس داغ آلیاژ آلومینیوم 6061 به صورت تجربی و به روش المان محدود مورد بررسی قرارگرفت. بدین منظور اکستروژن معکوس تحت سه دمای مختلف 420،390 و 450 درجه سانتیگراد و شرایط اصطکاکی مختلف( بدون روانساز و با استفاده از روانساز) انجام شد و با داده­های نرم افزار المان محدود DEFORM-3D  مقایسه شد. برای انجام آزمایشات تجربی یک مجموعه کامل از قالب اکستروژن معکوس شامل محفظه، سنبه و قالب اکستروژن به همراه قطعات نگه دارنده و بیرون­انداز طراحی و ساخته شد. از گریس نسوز به­عنوان ماده روانساز استفاده شد. در آنالیز المان محدود کوشش شد، از فاکتور ثابت اصطکاک متعارف با تغییر شکل­های داغ استفاده گردد. مهم­ترین نتایج این تحقیق مربوط به مطالعه و چگونگی ارتباط نیروی اکستروژن معکوس داغ آلیاژ آلومینیوم 6061 با جابجایی سنبه برای دماها، شرایط اصطکاکی و کاهش سطح مقطع مختلف به­دست آمد. با افزایش دما، نیروی اکستروژن کاهش قابل ملاحظه ای یافت که نقش موثر دما در فرآیند اکستروژن معکوس داغ را نشان داد. تاثیر شدید اصطکاک در نمودارهای نیرو مشاهده شد. آنالیزها و نتایج این مقاله برای توسعه تکنولوژی اکستروژن داغ به ویژه برای آلیاژ آلومینیوم 6061 مفید خواهد بود.

چکیده انگلیسی:

Backward extrusion is one of the metal forming processes which has been widely used for the production of hollow parts in recent years. In this study, the effect of process parameters such as reduction of area and temperature and friction conditions on the hot backward extrusion process of aluminum 6061 alloy was investigated for both experiment and finite element analysis. For this purpose, the backward extrusion carried out under three different temperatures (390, 420 and 450 °C) and different friction conditions( with or without lubricant) and then their results were compared to finite element software (DEFORM-3D) result. To perform experiments, a full set of backward extrusion die including chamber, punch, extrusion die, holder and ejector parts were designed and built. Grease-resistant was used as a lubricant. In the finite element analysis, the conventional constant friction factor was used for the simulation of hot forming condition (m=0.1, 0.2, 0.3). In conclusion the analysis and paper results are useful to develop a special hot extrusion technology for aluminum 6061 alloy.

منابع و مأخذ:

[1]S.H. Hosseini, K. Abrinia, G. Faraji, "Applicability of a modified backward extrusion process on commercially
pure aluminum", Materials and Design, Vol. 65, pp.521–528, 2015.

[2] K. Abrinia, S. Orangi, "Investigation of process parameters for the backward extrusion of arbitrary-shaped tubes from round billets using finite element analysis", J Mater Eng Perform, Vol. 18,1201–8, 2009.

3- A. Farhoumand, R. Ebrahimi, " Analysis of forward–backward-radial extrusion process", Mater Des ,Vol. 30,2152–7, 2009.

4- WB. Bae, DY. Yang,"An upper-bound analysis of the backward extrusion of tubes of complicated internal shapes from round billets", J Mater Process Technol, Vol. 36, 157–73, 1993.

5- Forging Equipment, Materials and Practices, Air Force Materials Laboratory, Metals and Ceramics Information Center, Ohio, p. 13, 1973.

6- Y.V.R.K. Prasad, S. Sasidhara, Hot Working Guide, ASM International, Materials Park, OH, 1997.

7- Joseph R. Davis, Metals Handbook, Properties and Selection: Nonferrous Alloys
and Special-Purpose Materials, ASM International, Materials Park, 1990.

 

8- S.K. Biswas, W.A. Knight, International Journal of Machine Tool Design and Research, Vol. 15, p.179–193,1975.

9- Akgerman, T. Altan, SME Technical Paper, p. 72–110, 1972.

10- L. Li, F. Wang, "Simulation Study on Influence of Forming Process Parameters on Backward Extrusion Height of 6061Aluminum-Alloy Wheel", Applied Mechanics and Materials, 121, 363-366, 2012.