23782

بررسي تأثير مقدار كار سرد ناشي از پرس در مجراهاي زاويهدار همقطر (ECAP) بر ريزساختار و خواص آلياژ آلومينيم 6063 در شكل دهي نيمه جامد (Thixoforming

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد گرايش ريخته گري

1395

1399/06/31

دكتر سيد محمدعلي بوترابي - دكتر محمد شاهميري

دكتر محمدحسين شاعري

مهندسي مواد و متالورزي

آلومينيم و آلياژهاي آن به عنوان دستهاي از مهمترين مواد مهندسي با كاربرد سازهاي از گذشته نقش مهمي در توليد محصولات صنعتي داشتهاند. امروزه به دليل افزايش روزافزون تقاضا براي ساخت تجهيزات سبكتر، استفاده از اين ماده به عنوان مادۀ اوليۀ مورد استفاده در صنايع قطعه سازي روز به روز در حال افزايش است و سرمايه گذاري به منظور توسعۀ روشهاي نوين ساخت قطعات همچنان ادامه دارد. ريخته گري و شكل دهي نيمه جامد از جمله فرايندهاي نويني هستند كه در چند دهۀ اخير توجه بسياري از محققان و صنعتگران را به خود جلب كردهاند. در پژوهش حاضر اثر تغيير فرم اوليۀ ماده طي فرايند پرس در مجراهاي زاويهدار هم قطر (ECAP) بر ريزساختار و خواص كار پذيري آلياژ 6063 مورد بررسي قرار گرفته است. بدين منظور پس از انجام فرايند ECAP ، نمونههاي آزمايشي تا دماي نيمه جامد گرم، براي مدت زمانهاي مختلف نگهداري و سپس كوئنچ شدند. ريزساختار حاصله با ريزساختار آلياژ خام ) ECAP نشده( كه تحت همين عمليات قرار گرفته بود مقايسه شد. همچنين به منظور مقايسۀ شكل پذيري نمونههاي ECAP شده با نمونههاي خام يك قالب تيكسوفرجينگ طراحي و ساخته شد. نتايج بررسيهاي ريزساختاري نشان داد كه ريزساختار ناهمگن، درشت و جهتدار اوليه با دانههايي به طول بيش از 200 ميكرومتر كه از فرايند اكستروژن باقي مانده، در اثر فرايند ECAP و عمليات حرارتي نيمه جامد به ساختاري ريزدانه، نسبتاً همگن و با دانههاي جامد كروي ريز با قطري در محدودۀ 30 ميكرومتر براي زمانهاي نگهداري 30 ثانيه تا 1 دقيقه و 120 ميكرومتر براي زمان نگهداري 32 دقيقه تبديل شده كه براي فرايند شكل دهي نيمه جامد ايدهآل است. در اين تحقيق همچنين اثر نرخ گرم كردن و زمان نگهداري در دماي نيمه جامد بر تحولات ريزساختار مورد بررسي قرار گرفت و مشخص شد كه در اثر افزايش نرخ گرم كردن از 5 به 20 درجۀ سانتيگراد بر دقيقه، دماي مناسب براي عمليات شكل دهي و نيز پنجرۀ فرايند شكل دهي به ترتيب به ميزان 5 درجۀ سانتيگراد و 2 دقيقه افزايش مييابند. در اين تحقيق مشاهده شد كه در نرخهاي بيشتر گرم كردن، با گذشت زمان اندازۀ گويچههاي جامد ابتدا روند كاهشي و سپس افزايشي داشته است.

1400/03/12

Evaluation of the Effect of Cold Work in Equal Channels Angular Pressing (ECAP) on the Microstructure and Properties of Aluminum 6063 Alloy in Semi-Solid Forming Process

1/1/1900 12:00:00 AM

Aluminum and it’s alloys as a group of engineering materials with structural applications, play an important roll in manufacturing of industrial products. today, due to the increasing demand for production of lighter equipments, the use of this material as the raw material for using in parts manufacturing industries is increasing and investments on development of new part manufacturing techniques are still going on. In this research the effect of raw material’s deformation during the Equal Channels Angular Pressing (ECAP) process on the microstructure and deformability properties of aluminum 6063 alloy was invwstigated. For this goal, after implementation of the ecap process, test samples were heated up to semi-solid temperature, held for different times and then quenched. To compare the formability of the ECAPed samples with undeformed ones, a simple thixoforming die was designed as well. Microstructural evaluations showed that the heterogeneous microstructure with coarse and oriented grains of aluminum that was left after the primitive extrusion, changed to a fine grained and almost homogeneous microstructure with globular solid grains which is ideal for semi-solid forming. In this research the effects of heating rate and keeping time in semi-solid temperature on the microstructural evolution of aluminum was carried out as well, and it was found that as the result of increasing of the heating temperature, the proper temperature for forming process increases and the window for forming process widens. The results show that in higher heating rates, the average size of the solid globules firstly has a decreasing trend and then increases.

پرس در مجراهاي زاويهدار هم قطر (ECAP) ، شكل دهي نيمه جامد، تيكسوفورجينگ (Thixoforming) ، كالريمتري تفاضلي روبشي (DSC) ، تكامل ريزساختار نيمه جامد آلومينيم

Equal Channels Angular Pressing (ECAP), Semi-Solid Forming, Thixoforging, Differential Scanning Calorimetry (DSC), Aluminum Semi-Solid Microstructural Evolution.