28196

بررسي توزيع تنش‌ها در قالب فشار در كانال‌هاي مشابه متقاطع با استفاده از روش اجزاي محدود و تأثير آن بر شكست قالب

كارشناسي ارشد

مواد و متالورژي

1399

1401/12/21

عليرضا ايواني

حميدرضا جعفريان

مواد و متالورژي

قالب‌ها، ابزارهايي ضروري براي توليد قطعات در صنعت هستند. معمولاً قالب‌ها پس از مدتي استفاده، به دلايل مختلفي تخريب مي‌شوند. اهداف اين مطالعه، ابتدا معرفي فرايند شكل‌دهي با قالب ECAP1 و سپس بررسي متغيرها، نوع طراحي قالب و علل تخريب آن است. در ادامه، با بهره‌گيري از فرايند شبيه‌سازي، ويژگي‌ها و علل تخريب قالب ECAP در هنگام فرايند شكل‌دهي، بررسي خواهد شد. در اين رويكرد، در خصوص علل تخريب قالب در هنگام وقوع فرآيند شكل‌دهي مداري، براي به‌دست آوردن توزيع تنش و پيش‌بيني علل شكست قالب، تحليل‌هاي دقيقي انجام شده است؛ و با توجه به موقعيت‌هاي مختلف و نوع فرايند شكل‌دهي، نوع عمليات حرارتي، نوع روانكار و نوع پوشش‌دهي قالب، پيش‌فرم‌ها و شبيه‌سازهايي براي بهبود شرايط شكست قالب، پيشنهاد مي‌گردند. از روش FEM2 براي شبيه‌سازي فرآيند شكل‌دهي قالب و تجزيه‌وتحليل تنش وارد شده بر آن، بهره گرفته شده است. فرسودگي و تخريب قالب، زماني رخ مي‌دهد كه در هنگام فرايند شكل‌دهي، به‌علت تماس قسمت شكل‌دهنده با قالب و حركت نسبي آن، اصطكاك و تنش ايجاد مي‌شود. انواع شكست قالب را مي‌توان به شكست پلاستيك و شكست ترد تقسيم كرد. قالب ECAP از نوع فولاد گرمكار است كه سختي و مقاومت بالايي نسبت به سايش و حفظ خواص در دماي بالا دارد؛ اين قالب در قسمت ورودي داراي قطر mm21 و در قسمت خروجي، داراي قطر mm19 است. قالب ECAPبر اثر عمليات حرارتي، باعث دكربوره شدن3 فولاد مي‌شود و در حين فرايند شكل‌دهي، به‌دليل تنش‌هاي وارد شده، موجب افزايش شدت تنش و شكست قالب مي‌گردد. اين قالب حاوي شكستگي‌هاي متعدد و ترك‌هاي اضافي در سطح داخلي خود است. بررسي ميكروسكوپي آن، حاكي از وجود ترك‌هاي بين‌دانه‌اي با شاخه‌هاي جانبي كوچك و انشعاب بسيار زياد است كه در اثر قرارگيري در معرض تنش‌هاي پسماند4 ناشي از تنش‌هاي برشي و نرمال، دچار شكست مي‌شود.

1402/01/30

Investigating the distribution of stresses in the pressure mold in similar cross channels using the finite element method and its effect on mold failure

3/11/2024 12:00:00 AM

Molds are essential tools for manufacturing parts in the industry. Usually, molds are destroyed for various reasons after being used for some time. The objectives of this study are to firstly introduce the forming process with ECAP1 mold and then examine the variables, the type of mold design and the causes of its destruction. In the following, by using the simulation process, the characteristics and causes of ECAP mold destruction during the forming process will be investigated. In this approach, regarding the causes of mold destruction during the orbital forming process, detailed analyzes have been performed to obtain the stress distribution and predict the causes of mold failure; And according to different situations and the type of forming process, the type of heat treatment, the type of lubricant and the type of mold coating, preforms and simulators are suggested to improve the conditions of mold failure. The FEM2 method has been used to simulate the mold forming process and analyze the stress applied to it. Wear and tear of the mold occurs when, during the forming process, friction and tension are created due to the contact of the forming part with the mold and its relative movement. Types of mold failure can be divided into plastic failure and brittle failure. The ECAP mold is made of hot-worked steel, which has high hardness and resistance to wear and maintaining properties at high temperature; This mold has a diameter of 21 mm in the input part and 19 mm in the output part. Due to the heat treatment, the ECAP mold decarburizes the steel and during the forming process, due to the applied stresses, it increases the intensity of the stress and breaks the mold. This mold contains multiple fractures and additional cracks on its inner surface. Its microscopic examination indicates the presence of intergranular cracks with small side branches and a lot of branching, which will fail due to exposure to residual stresses caused by shear and normal stresses.

شكست قالب ECAP , دكربوره , المان محدود , فولاد H13

Die fracture (ECAP) , Decrebore , FEM , H13 steel

Seyyed Mansour Hosseini

Alireza aeivani