21699

21699

مطالعه تجربي فرآيند فشار در كانال‌هاي زاويه‌دار لوله‌اي موازي براي دستيابي به ساختار فوق‌ريزدانه

كارشناسي ارشد

طراحي كاربردي - شكل‌دهي

1398

1398/11/08

دكتر رامين هاشمي - دكتر مجيد رجبي

مكانيك

امروزه شكل‌دهي لوله‌هاي دوفلزي با توجه به كاربرد گسترده آن در صنايع هوافضا، نفت و پتروشيمي و بررسي شكل‌پذيري آن توسط فرآيند‌هاي مختلف شكل‌دهي، مورد توجه بسياري از محققان قرار گرفته است. اين لوله‌ها امكان تركيب فلزات با جنس‌ و خواص متفاوت را فراهم مي‌سازند. از مزيت لوله‌هاي چند لايه نسبت به لوله‌هاي تك لايه مي‌توان به استحكام به وزن بالا، حفاظت در برابر خوردگي، مقاومت بهتر به سايش، هدايت الكتريكي بالا و مقرون به صرفه بودن آن اشاره نمود. اين لوله‌ها، به روش‌هاي متفاوتي توليد مي‌گردد و با توجه به پيوندي كه اين روش‌ها در سطح تماس لايه‌ها ايجاد مي‌كنند، به دو روش‌ متالورژيكي و مكانيكي تقسيم مي‌شوند. فرآيند‌‌هاي تغييرشكل پلاستيك شديد (SPD) ازجمله روش‌هاي اتصال مكانيكي مي‌‌باشند كه علاوه‌ بر امكان عمل پوشش‌دهي لوله‌ها، باعث بهبود خواص مكانيكي و متالورژيكي آنها نيز مي‌‌شوند. در اين پژوهش، شكل‌پذيري لوله‌هاي دوفلزي به كمك فرآيند فشار در كانال‌‌هاي زاويه‌‌دار لوله‌‌اي موازي (PTCAP) به‌ عنوان يكي از روشهاي‌‌ SPD در پوشش‌دهي مواد مورد مطالعه قرار گرفته است. در اين فرآيند، لوله‌ دوفلزي تحت تأثير حركت سنبه به داخل كانال‌هاي زاويه‌دار لوله‌اي شكل با دو ناحيه برشي هم‌ محور اكسترود و با عبور از مقاطع زاويه‌دار، تغيير شكل پلاستيك در آن ايجاد مي‌شود كه اين تغيير شكل، تنش پسماند در سطح تماس لايه‌ها ايجاد كرده و موجب پيوند لوله‌ها مي‌گردد. آلومينيوم با توجه به مقاومت به خوردگي، هدايت الكتريكي و همچنين شكل‌پذيري بالا، گزينه‌‌ي بسيار مناسبي براي پوشش‌دهي با مس مي‌باشد. در اين پژوهش سعي شده است تا علاوه بر اتصال لوله‌هايي با جنس مس به عنوان هسته و آلومينيوم به عنوان پوسته، خواص مكانيكي و متالورژيكي آنها نيز بهبود يابد. آزمون‌ برشي، ميكروسختي و بررسي ميكروساختار جهت اثبات ريزشدگي دانه‌ها، مشاهده موضع اتصال و بررسي كيفيت آن انجام شد. پس از انجام فرآيند در دماي محيط، علاوه بر موفقيت‌‌ آميز بودن پوشش‌دهي، مقدار سختي نمونه‌‌هاي مس و آلومينيوم نسبت به حالت آنيل، به ترتيب حدود 125% و 87% افزايش يافته است. همچنين اندازه دانه‌‌‌هاي مس از مقدار متوسط 58" μm" پس از آنيل به مقدار 5" μm" پس از فرآيند رسيده است. واژه‌هاي كليدي: لوله‌هاي‌ دوفلزي، فرآيند‌‌هاي تغيير شكل پلاستيك شديد، فشار در كانال‌هاي زاويه‌دار لوله‌اي موازي، خواص مكانيكي- متالورژيكي

1398/11/16

Experimental study of parallel tubular channel angular pressing to achieve ultra fine grained structure

1/27/2021 12:00:00 AM

Nowadays forming Bimetal tubes through different types of forming processes has been interested by many researchers due to its vast applications in some industries such as aerospace, oil and petro chemistry. It is possible to combine different metals with various properties to produce these kind of tubes. The advantages of multi-layered tubes in comparison to single-layered tubes are high mechanical strength, corrosion resistance, better wear resistance and cost-effectiveness. Multi-layered tubes are produced via different methods; Due to their bonding in contact surfaces they are divided into metallurgical and mechanical methods. Severe plastic deformation (SPD) process is one of the mechanical methods that allows coating various materials and also leads to improvement in mechanical and metallurgical properties. In this study the parallel tubular channel angular pressing is considered as one of the SPD methods for coating. The tubes are pushed inside the angular channel by punch movement, and while passing through angular sections plastic deformation occurs which produces residual stress in contact surfaces and causes connection between layers. Due to the good corrosion resistance of aluminum and its high formability, aluminum is an excellent choice for coating copper. In this study, in addition to the coating of copper by aluminum, the mechanical and metallurgical properties of these tubes are also improved. Shear-bond test, hardness profile and microstructure observation in a connection area is checked for bonding quality. For instance, in coating by PTCAP method, a good adhesion between two layers has been created and the hardness and thus the strength of the tubes have been increased significantly. After performing the process at the room temperature the hardness of copper and aluminum samples increased by 125% and 87% after three passes compared to the annealed mode, respectively. Also, the grain size of the copper from 58μm in annealed sample reached 5 μm after the process. Keywords: Bimetal tubes, severe plastic deformation processes, parallel tubular channel angular pressing, mechanical-metallurgical properties