30030

بررسي عددي و تجربي تاثير رفتار سيلان پلاستيك و سرعت بارگذاري بر كشش‌پذيري عميق ورق آلياژ آلومينيم ‌6061

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد و متالورژي- مهندسي مواد - شكل دادن فلزات

1400

1402/07/03

دكتر سيدحسين رضوي، دكتر باقر محمدصادقي

مواد

هدف از پژوهش حاضر بررسي تاثير نرخ كرنش بر خواص كششي و سيلان آلياژ آلومينيم 6T-6061 مي‌باشد. در انواع روش هاي شكل‌دهي ورق آلومينيم 6T-6061 سرعت بارگذاري يكي از عوامل تاثيرگذار بر فرايند مي‌باشد. محاسبه‌ي سرعت مناسب كشش عميق به صورتي كه در آن حداكثر شكل‌پذيري اتفاق بيفتد و حداقل زمان صرف اتمام فرايند شود براي توليد محصولات صنعتي اهميت فراواني دارد. در فرايند كشش عميق و شكل‌دهي ورق محصولات با ابعاد نسبتا بزرگ، معمولا سرعت حركت سنبه كند مي‌باشد به همين دليل در اين پژوهش از سرعت بارگذاري پايين و نرخ‌هاي كرنش‌ شبه استاتيك استفاده شده است. به منظور بررسي خواص اوليه ورق آلياژ 6T-6061 از كوانتومتري، متالوگرافي با ميكروسكوپ نوري (OM)، سختي سنجي و آزمايش كشش تك‌محوري استفاده گرديد. با انجام آزمايش كشش ساده در چهار نرخ كرنش شبه استاتيك s-1 4-10، s-1 3-10، s-1 3-10×5 و s-1 2-10 و همچنين با آزمايش ناكازيما در دو سرعت پانچ mm/min 5/0 و mm/min 50 در حالت كرنش دومحوري تاثير نرخ كرنش بر خواص كششي و سيلان اين آلياژ بررسي شد. با استفاده از نرم افزار شبيه سازي المان محدود آباكوس فرايند كشش آزمايش ناكازيما شبيه سازي شد. با بررسي ريزساختار در سه جهت ND، RD و TD ميانگين اندازه دانه در اين سه جهت به ترتيب μm 22 ، μm 13 و μm 18 محاسبه گرديد. رابطه‌ي براي تغييرات ضريب حساسيت به نرخ كرنش m بر حسب كرنش پلاستيك براي اين آلياژ بدست آمد كه ميانگين m مقدار 008/0- محاسبه شد. تغيير نرخ كرنش سبب تغيير چشمگير در تنش تسليم و استحكام نهايي كششي نشد. ضرايب ناهمسانگردي در سه جهت °0، °45 و °90 نسبت به جهت نورد به ترتيب 56/0، 86/0 و 67/0 و ناهمسانگردي قائم 72/0= r ̅ و ناهمسانگردي صفحه‌اي 10/0-r = Δ محاسبه شدند. در آزمايش كشش تك‌محوري بيشترين درصد ازدياد طول مربوط به جهت °45 نسبت به جهت نورد بود. در آزمايش ناكازيما افزايش سرعت حركت سنبه سبب افزايش حداكثر جابه‌جايي سنبه از mm 30 به mm 9/31 شد. منحني نيرو-جابه‌جايي حاصل از شبيه‌سازي آزمايش ناكازيما با نرم‌افزار آباكوس تا جابه‌جايي سنبه mm 8 مشابه نمودار حاصل از آزمايش بود، اما پس از آن با افزايش ميزان جابه‌جايي سنبه، اختلاف نيروي اعمالي در دو حالت شبيه سازي و آزمايش عملي بيشتر شد. حداكثر اختلاف نيروي اعمالي شبيه‌سازي و آزمايش عملي به 14٪ رسيد.

1402/08/21

Numerical and Experimental Investigation on the Effect of Plastic Flow Behavior and Loading Speed on Deep Drawability of 6061 Aluminum Alloy Sheet

9/24/2024 12:00:00 AM

The goal of this research is to investigate the effect of strain rate on tensile properties and flow behavior of 6061-T6 aluminum alloy. In various methods of forming aluminum sheet 6061-T6, loading speed is one of the influencing factors on the process. Calculating the appropriate speed of deep drawing in such a way that maximum plasticity occurs and minimum time is spent to complete the process is very important for the production of industrial products. In the process of deep drawing and sheet forming of products with relatively large dimensions, the speed of the punch movement is usually slow, for this reason, low loading speed and quasi-static strain rates have been used in this research. In order to investigate the primery properties of 6061-T6 alloy sheet, quantometry, metallography with optical microscope (OM), hardness test and uniaxial tensile test were used. By performing a simple tensile test at four quasi-static strain rates 10-4 s-1, 10-3 s-1, 5×10-3 s-1 and 10-2 s-1 and also by Nakajima test at two punch speeds 0.5 mm/min and 50 mm/min in biaxial strain state, the effect of strain rate on tensile and flow properties of this alloy was investigated. Using Abaqus finite element simulation software, the tensile process of the Nakajima test was simulated. By examining the microstructure in three directions, ND, RD, and TD, the average grain size in these three directions was calculated as 22 μm, 13 μm, and 18 μm, respectively. The relation for changes in strain rate sensitivity coefficient (m) in terms of plastic strain (εp) was obtained for this alloy, and the average value of m was calculated as -0.008. Changing the strain rate did not cause a significant change in yield stress and ultimate tensile strength. The coefficients of anisotropy in the three directions of 0°, 45° and 90° relative to the rolling direction were calculated as 0.56, 0.86 and 0.67 respectively, and the normal anisotropy (r ) ̅= 0.72 and the planar anisotropy Δr = -0.10 were calculated. In the uniaxial tensile test, the highest percentage of elongation was related to the 45° direction compared to the rolling direction. In Nakajima's test, increasing the speed of the punch movement caused the maximum displacement of the punch to increase from 30 mm to 31.9 mm. The force-displacement curve obtained from the simulation of Nakajima's test with Abaqus software was similar to the graph obtained from the test up to the punch displacement of 8 mm, but after that, with the increase of the punch displacement, the difference between the applied force in the two modes of simulation and practical test increased. The maximum difference between the applied force of simulation and practical test reached 14%.

آلياژ آلومينيم 6T-6061 , حساسيت به نرخ كرنش , سيلان پلاستيك , شبيه‌سازي المان محدود

6061-T6 aluminum alloy , strain rate sensitivity , plastic flow , finite element simulation

Seyyed Mohammad Sina Hosseini Karrabi

Dr. Seyyed Hosseini Razavi, Dr. Bagher Mohammad Sadeghi