مجله اینترنتی دیتاسرا
امروز چهارشنبه ۲۹ دی ۱۳۹۵

بررسی برگشت فنری تیتانیم خالص تجاری فو‌ق‌ریز دانه در آزمون خمکاری سه‌نقطه‌ای

چکیده



پرسکاری در کانال‌های هم‌مقطع زاویه‌دار (ECAP) یکی از موثرترین فرایندها جهت تولید مواد با ساختارهای فوق‌ریزدانه و نانوکریستال می‌باشد. تیتانیم خالص تجاری از خود زیست‌سازگاری عالی نشان می‌دهد. لذا پتانسیل بالایی برای استفاده به عنوان بایومواد دارد. استحکام استاتیکی و دینامیکی پایین، یکی از نقاط ضعف این ماده محسوب می‌گردد. این عیب می‌تواند با اعمال فرایند ECAP بر آن برطرف گردد. یکی از حساس‌ترین پارامترها در فرایند شکل‌دهی ورقی و حجمی، پدیده‌ی جبران الاستیک در حین باربرداری یا برگشت فنری است. این پدیده به تغییرات نامطلوب ابعادی و هندسی در محصول نهایی منجر می‌شود و باید تا حد امکان مرتفع گردد. در این مطالعه تیتانیم خالص تجاری گرید 2، در دمای محیط تا سه گذر تحت فرایند ECAP با زاویه کانال 135 درجه قرار گرفت. آنالیز میکروساختاری و آزمون‌های استاتیکی کشش و خمش سه نقطه‌ای روی تیتانیم اولیه و ECAP شده تا 3 گذر انجام شد. ارزیابی میکروساختاری نشان داد که با اعمال فرایند ECAP، ساختار درشت‌دانه به فوق‌ریزدانه تکامل می‌یابد. همچنین آزمون‌های مکانیکی اثبات کرد که اعمال فرایند ECAP، استحکام استاتیکی را به میزان چشمگیری افزایش می‌دهد. بررسی برگشت فنری بعد از اعمال خمش سه-نقطه‌ای روی نمونه‌های اولیه و ECAP شده به دو روش تجربی و شبیه‌سازی اجزا محدود با استفاده از نرم‌افزار Abaqus، نشان داد که با اعمال گذر‌های بالاتر ECAP، بر میزان برگشت‌فنری افزوده می‌شود. لذا این نقطه ضعف باید در تولید محصولات دارای خم ساخته شده از مواد ECAP شده، لحاظ شود و طراحی‌های لازم جهت رفع پدیده‌ی برگشت فنری در محصول نهایی صورت گیرد.


مشخصات

مشخصات

توسط: رضا ناصری1 ؛ مهران کدخدایان 2 ؛ محمود شریعتی1 مجله: مجله علمی پژوهشی مهندسی مکانیک مدرس سال انتشار: 1395 شمسی تعداد صفحات: 11 درج در دیتاسرا: ۱۳۹۵/۹/۲۳ منبع: دیتاسرا

خرید محصول

خرید محصول

عنوان: بررسی برگشت فنری تیتانیم خالص تجاری فو‌ق‌ریز دانه در آزمون خمکاری سه‌نقطه‌ای حجم: 12.75 مگابایت فرمت فایل: pdf قیمت: 1200 تومان رمز فایل (در صورت نیاز): www.datasara.com

فرمت ایمیل صحیح نمی باشد.

گروه نرم افزاری دیتاسرا www.datasara.com

نمای مطلب

بررسی برگشت فنری تیتانیم خالص تجاری فو‌ق‌ریز دانه در آزمون خمکاری سه‌نقطه‌ای

مقدمه

امروزه تیتانیم و آلیاژهای آن به طور گسترده در صنایع گوناگون مورد استفاده واقع می‌شوند ویژگی‌های مثبتی نظیر چگالی پایین‌ استحکام مخصوص بالا مدول یانگ پایین‌ مقاومت خوردگی عالی‌ ز یست‌سازگاری مناسب‌ دوام در دماهای بالا قابلیت ریخته‌گری قابل قبول و قابلیت جوشکاری خوب منجر شده‌اند تیتانیم به عنوان یکی از محبوب‌ترین و پرکاربردترین فلزات در صنایع اتومبیل‌سازی‌ هوافضا و بایو پزشکی به عنوان ایمپلنت‌های ارتوپدیک و دندانی مورد استفاده واقع شود ‌ ‌ ‌ آلیاژ تیتانیم یکی از رایج‌ترین و پرکاربردترین آلیاژهای تیتانیم است که دارای درصد قابل توجهی از عناصر آلومینیم و وانادیم می‌باشد ‌ ‌ ‌ ‌ اثبات شده است که این عناصر مشابه عناصر آلیاژی دیگر نظیر نیکل‌ کبالت و کروم سمی بوده و با آزادسازی یونی در طولانی مدت‌ منجر به ایجاد بیماری‌های عصبی‌ آلزایمر سرطان‌ التهاب و ورم پوست‌ استخوان‌نرمی و دیگر امراض می‌گردند ‌ لذا تقاضا برای جایگزینی تیتانیم خالص تجاری ‌ ‌ که مقدار عناصر آلیاژی در آن‌ها قابل چشم‌پوشی است و هزینه‌ی کمتری دارد؛ بجای آلیاژهای تیتانیم در کاربردهای بایوپزشکی رو به افزایش است ‌ ‌و ‌ عیب اصلی تیتانیم خالص تجاری‌ استحکام مکانیکی پایین آن در مقایسه با آلیاژهای تیتانیم نظیر است‌ این یکی از دلایلل اصلی عدم استفاده‌ی گسترده از آن در صنایع است که منجر می‌شود آلیاژهای تیتانیم جایگزین آن گردند ‌ ‌ ‌ در میان روش‌های فراوان تغییرشکل پلاستیکی شدید پرسکاری در کانال‌های هم‌مقطع زاویه‌دار ‌ ‌یکی از موثرترین و پرکاربردترین تکنیک‌ها می‌باشد این فرایند که توسط سگال و همکارانش در دهه‌ی در روسیه معرفی شد ‌و ‌؛ می‌تواند با استفاده از ابزارهای ساده‌ قطعه‌کارهایی بزرگ فلزی با ساختار نسبتا همگن فوق‌ریزدانه و نانوکریستال ‌ با مرزدانه‌های زاویه‌بالا ‌و با هندسه‌ی مناسب تولید کند در این روش با استفاده از اعمال کرنش‌های بالا بر ماده‌ی درشت‌دانه ‌ و ایجاد چگالی بالایی ازز نابجایی‌ها و آرایش مجدد آنها جهت تشکیل مرزدانه‌های جدید اندازه دانه‌هایی در رنج زیرمیکرومتر یا نانومتر ایجاد می‌گردد و مرزدانه‌های زاویه‌پایین ‌به مرزدانه‌های زاویه‌بالا تکامل می‌یابند؛ لذا استحکام استاتیکی و دینامیکی ماده طبق تئوری هال‌ به شدت افزایش می‌یابد در حین فرایند ٨ نمونه‌ی فلزی از میان دو کانال متقاطع با سطح مقطع یکسان پرسکاری می‌شود و ماده تحت تنش برشی ساده قرار گرفته و در نتیجه کرنش پلاستیک شدید بر ماده اعمال می‌گردد زاویه‌ی بین دو کانال یا زاویه‌ی قالب توسط پارامتر ٦ و زاویه‌ی انحنا یا زاویه‌ی گوشه توسط پارامتر تعریف می‌شوند ‌ ‌ ‌ از آنجایی که سطحح مقطع بیلت یا قطعه‌کار بعد از فرایند تغییر نمی‌کند؛ می‌توان فرایند را روی آن بیلت در هر مسیرو با اسامی تکرار کرده به هر تکرار فرایند در هر مسیر یک گذره‌ گفته می‌شود فلزات و آلیاژها با سیستم کریستالی شش‌وجهی فشرده ‌ ‌ ‌مح‌کص‌ نظیر تیتانیم و منیزیم و همچنین آلیاژهای با قابلیت پیرسختی بالا نظیر آلیاژ آلومینیم شکل‌پذیری کمی از خود به خصوص در دمای اتاق و دماهای پایین نشان می‌دهند این آلیاژها به عنوان آلیاژهای سخت‌کارپذیر ‌ دسته‌بندی می‌شوند ‌ در صورت اعمال کارسرد بر این آلیاژها نظیر در دمای پایین‌؛ به دلیل سیلان ناپایدار ماده‌؛ ترک‌خوردگی و

تکه‌تکه‌شدگی اتفاق می‌افتد ‌ ‌ ‌ تحقیقات صورت گرفته روی اعمال فرایند بر این آلیاژها نشان داده است که می‌توان این مشکلات را با افزایش زاویه‌ی قالب‌ افزایش دمای فرایند کاهش سرعت پرسکاری‌ استفاده از فشار پشتی و آنیل کنترل‌شده برطرف کرد تیتانیم و آلیاژهای آن نیز مانند دیگر فلزات با ساختار شش‌وجهی فشرده بسیار سخت است که در دمای اتاق تغییرشکل پلاستیک روی آنها انجام شود لذا تیتانیم نیاز دارد که در دماهای نسبتا بالا شود تا مقاومت تغییرشکل آن کاهش یابد ‌ ‌ ‌ ‌ ‌ تاکنون تحقیقات زیادی جهت ایجاد تیتانیم خالص تجاری فوق‌ریزدانه در دماهای بالا انجام شده است ‌‌ از آنجاا تغییرشکل پلاستیک در دمای اتاق یا به عبارتی کارسرد تبلور مجدد و رشد دانه‌ها را متوقف می‌کند در دمای محیط نسبت به دمای بالا جهت ریزکردن اندازه‌ی دانه تا مقیاس میکرو و نانو موثرتر است و به ریزشدگی مطلوب دانه‌ها منتهی می‌شود و همینطور از لحاظ عملیاتی ساده‌تر تحقیقات کمی روی اعمال فرایند در دمای محیط بر تیتانیم خالص تجاری انجام شده است‌؛ که عموما شامل ارزیابی میکروساختار فوق‌ریزدانه بررسی رفتار مکانیکی ماده شامل رفتار کششی و فشاری رفتار خستگی سختی همگنی سختی ‌و بوده است‌ در همه‌ی مطالعات انجام شده استحکام استاتیکی و دینامیکی و همچنین سختی به صورت خیلی چشمگیر افزایش یافته‌انده مقاومت خوردگی تیتانیم فوق ریزدانه نیز بررسی گردید که بهبود رفتار خوردگی مشاهده شده است ‌ ‌ ‌ ‌ ‌٠ اخیرا نیز جهت بررسی کارپذیری تیتانیم خالص تجاری و همگنی ساختار تولید شده درحین فرایند از شبیه‌سازی المان محدود استفاده شد و با استفاده از بررسی فاکتور تخریب و توزیع نرخ کرنش هندسه‌ی قطعه‌کار بهینه برای اعمال بر تیتانیم خالص در دمای محیط طراحی شد اثر هندسه‌ی سطح مقطع بیلت بر استحکام استاتیکی و همگنی کرنش مورد بررسی واقع گردید ‌ ‌ ‌ ‌ در صنعت شکل‌دهی خصوصا در فرایند خمکاری ورقی و حجمی‌ پدیده‌ی برگشت فنری‌ نقش بسیار مهمی را بازی می‌کند و عدم دقت ابعادی ناشی از برگشت فنری یک نگرانی اصلی محسوب می‌شود برگشت فنری ناشی از بازگشت الاستیک ماده در حین باربرداری در خمکاری است که منجر به تغییرات هندسی در محصول تولیدی خواهد شد برگشت فنری بر زاویه و انحنای خم تاثیر مستقیم می‌گذارد همچنین تحت شرایط خاص ممکن است زاویه‌ی نهایی خم کمتر از مقدار اصلی باشد که از آن به عنوان رفت فنری‌ ‌ یاد می‌شود ‌و ‌ ‌ مقدار رفت و برگشت فنری توسط پارامترهای گوناگونی نظیر شکل و ابعاد ابزار شرایط اصطکاک تماسی‌ خواص ماده‌ ناهمسانگردیی ماده و ضخامت آن تحت تاثیر واقع می‌گردد ‌ ‌ ‌ ‌ اکثر مطالعات انجام شده روی تیتانیم خالص تجاری در دمای محیط‌ خواص مکانیکی استاتیکی نظیر استحکام کششی و فشاری و سختی تیتانیم خالصص تجاری فوق ریزدانه بثبده را به عنوان یکی از مهمترین خواص بایوموادها مورد بررسی قرار داده‌اند در این تحقیق تیتانیم خالص تجاری گرید تحت تغییرشکل توسط فرایند تا سه گذر موفق بدون ترک‌خوردگی در مسیر در دمای اتاق قرار گرفت و جهت بررسی برگشت فنری‌؛ آزمون‌های کشش و خمش سه نقطه‌ای انجام شده هدف اصلی بررسی آزمایشگاهی و نرم‌افزاری میزان برگشت فنری تیتانیم خالص شده و ‌

اثر گذرهای فرایند بر آن و همین‌طور اعتمادسنجی نرم‌افزار المان محدود آباکوس جهت پیش‌بینی برگشت فنری در خم‌های پلاستیک است‌ لازم به ذکر است که آزمون خمش سه نقطه‌ای نمونه‌های شده و بررسی اثر افزایش کارسختی بر میزان برگشت فنری آن‌ها در این فرایند تاکنون مورد بررسی واقع نشده است و از این حیث مورد توجه است‌ ‌ مواد و روش آزمایش ‌ مواد ماده‌ی مورد استفاده در آزمایش‌های تجربی حاضر یک قطعه‌کار دو فلزی بوده است‌ کاهش نیروی پرسکاری‌ بهبود خواص مکانیکی‌ افزایش همگنی تغییرشکل و افزایش یکنواختی توزیع کرنش موش از دلایل استفاده ازز نمونه‌ی دوفلزی می‌باشد میله‌گردهای تیتانیم خالص تجاری گرید به عنوان ماده‌ی هسته یا بیلت در غلاف‌هایی از جنس آلومینیم به صورت انطباق پرسی قرار داده شد شکل شماتیک و ابعاد نمونه‌ی دوفلزی مورد استفاده در شکل نشان داده شده است‌ ترکیب شیمیایی تیتانیم خالص تجاری گرید و آلیاژ آلومینیم وره‌ک که با استفاده از روش اسپکترومتری نشری بدست آمده است‌؛ نیز در جدول نشان داده شده است‌ جهت پایدارسازی و همگنی میکروساختار و حذف تنش‌های پسماند ‌ کم‌ ‌ تیتانیم خالص تجاری در دمای ح‌ه‌لالاه برای یک ساعت آنیل و در هوا و در کوره‌ی خاموش سرد شد آلومینیم نیز در دمای برای یک ساعت آنیل و در خارج از کوره سرد شد ‌و ‌ ‌ با این عملیات حرارتی‌ یک میکروساختار هم‌محور با میانگین اندازه دانه‌ی درشت وو میکرومتر برای تیتانیم همان‌طور که در شکل نشان داده شده است‌؛ بدست آمد فرایند فرایند ‌فص در دمای اتاق با استفاده از یک پرس هیدرولیک با ظرفیت اسمی تن و با سرعت انجام شده برای انجام فرایند ٨ از قالبی با سطح مقطع دایروی با قطر کانال و با زاویه‌ی کانال و درجه و زاویه‌ی گوشه‌درجه استفاده شد در هر گذر جداگانه کرنشی در حدود بر نمونه‌ی دوفلزی اعمال می‌گردد شکل‌های نمایی شماتیک و واقعی از قالب فرایند ٨ مورد استفاده و همچنین

پیکربندی فرایند شکل‌دهی را نشان می‌دهند جهت کاهش نیروی اصطکاک بین نمونه و دیواره‌ی قالب از روانکار با نام تجاری مولیکوت‌ استفاده شد در ابتدا نمونه‌ها تا چهار گذر در مسیر که نمونه درجه در یک جهت بین هر گذر چرخانده می‌شود تحت فرایند قرار گرفتند این مسیر فرایند بدین دلیل انتخاب شد که منجر به تشکیل سریع میکروساختار فوق‌ریزدانه و نانوکریستال همگن و هم‌محور با مرزهای زاویه‌بالا می‌گردد ‌ بعد از جدا کردن غلاف‌ها از بیلت‌های تیتانیمی با اره‌کاری‌ ترک‌هایی در سطح بالایی بیلت تیتانیمی در گذر چهارم مشاهده شد لذا جهت تولید نمونه‌های فوق‌ریزدانه‌ی سالم و بدون ترک‌خوردگی‌ همه‌ی نمونه‌های دوفلزی تا گذر سوم در دمای محیط با مسیر ‌فص پرس شدند و کلیه‌ی آزمایش‌های تجربی متعاقب بر نمونه‌های مط‌ح‌فل نشده شده در گذرهای ‌ و انجام شده شکل وو نمونه‌های دوفلزی را قبل و بعد از فرایند همچنین تصویر ماکروسکوپیک نوری از ترک‌های سطحی در گذر چهارم را نشان می‌دهد جهت مشاهده‌ی ترک‌های سطحی از ماکروسکوپ نوری اولیمپس‌ استفادهه شد آزمایش‌های تجربی آزمون‌های کشش و خمش سه نقطه‌ای برای بررسی خواص مکانیکی استاتیکی تیتانیم خالص درشت‌دانه و فوق‌ریزدانه و مقایسه‌ی آن‌ها انجام شد ارزیابی میکروساختار و مقایسه‌ی اندازه دانه نیز روی نمونه‌های اولیه شده صورت گرفت‌ همچنین جهت تعییین میزان برگشت فنری‌ زاویه‌ی بارگذاری و باربرداری نیز در حین فرایند خمش سه‌نقطه به ازای نمونه‌های حاصل از گذرهای الی بررسی شد جهت بررسی تغییرات میکروساختار تیتانیم قبل و بعد از اثبات ریزشدگی دانه‌ها از میکروسکوپ نوری اولیمپس‌ استفاده شد نمونه های متالوگرافیکی برای آنالیز میکروساختار از وسط بیلتت و عمود بر جهت پرسکاری بریده شدند سپس با استفاده از ورق سنباده‌های سیلیکون کارباید بشماد زنی شده و متاقبا با پولپش‌کارکا مکانپس بت صورت اتوماتیک با استفاده از ذرات آلومینای ه میکرومتر تا سطح شبه‌آینه پولیش شدند سپس این نمونه‌های مطالعاتی‌ برای نشان دادن مرزدانه‌ها با غوطه‌وری تا ه‌لس ثانیه در محلول‌و

محتوی آب‌مقطر اسید فلوئوریدریک و هیدروژن پراکسیاد؛ اچ شدند اندازه متوسط دانه‌ها از تصاویر میکروساختاری‌ با روش جدایش خطی‌ و با استفاده از نرم‌افزار تحلیل عکس بر طبق استاندارد استحکام مکانیکی تیتانیم خالص تجاری درشت‌دانه‌ی اولیه و فوق‌ریزدانه

شده توسط آزمون کشش محوری روی دستگاه کشش تک‌محوره‌ی زوئیک‌ مورد بررسی واقع شد نمونه‌های کشش دمبلی شکل از میانه‌ی بیلت و در راستای موازی با جهت پرسکاری ماشین‌کاری شده آزمون کشش بر طبق استاندارد ه‌ه‌ روی نمونه‌های استاندارد کوچک انجام شده طول و قطر موثر شعاع انحنا و طول بخش کاهش مقطع یافته به ترتیب برابر میلی‌متر می‌باشد هر نمونه در دمای اتاق‌ باا نرخ ثابت جابجایی و نرخ کرنش اولیه‌ی ‌ تا گسیختگی کامل تحت کشش واقع گردید این آزمون‌ها انجام شد تا تنش تسلیم ‌١‌ تنش نهایی ‌ ‌ ‌ و ازدیاد طول نسبی تا گسیختگی ‌ نمونه‌های تیتانیم خالص تجاری درشت‌دانه‌ی اولیه و فوق‌ریزدانه شده تعیین گردد آزمون خمش راه ساده‌ای جهت ارزیابی کیفیت مواد و شکل‌پذیری آنها در حین یک خم پیوسته است‌ در این آزمون توانایی ماده در مقاومت بهه ترک‌خوردگی و یا دیگر نا پیوستگی‌های سطحی بررسی می‌شود جهت انجام آزمون خمش سه نقطه‌ای‌ نمونه‌های خمش روی دو تکیه‌گاه گرد با شعاع مشخص قرار گرفته و سنبه‌ای با نرخ ثابت جابجایی و با هندسه‌ی مشابه با تکیه‌گاه‌ها در وسط دو تکیه‌گاه بر نمونه نیرو وارد می‌کند و خم مطلوب در نمونه شکل می‌گیرد شکل شماتیک آزمون خمش سه‌نقطه‌ای در شکل

نشان داده شده است‌ در شکل ‌ پارامترهای به ترتیب فاصله‌ی بین تکیه‌گاه‌های پایینی‌ شعاع انتهای سنبه‌ ضخامت‌ پهنا و طول نمونه‌ی تیر و نیروی اعمال‌شده هستند اندازه‌ی پارامترهای نیز به ترتیب میلی‌متر می‌باشد در این مطالعه‌ با استفاده از بیلت‌های اولیه و شده در گذرهای ‌نمونه‌های خم‌کاری با ابعاد نشان داده شده در شکل ح ساخته شد شکل نمایی شماتیک و واقعی از نمونه‌ها را قبل از آزمون خمکاری نشان می‌دهد آزمون خمش سه نقطه‌ای بر طبق استاندارد با استفاده از دستگاه هیدرولیک تک محوره‌ی زوئیک مورد استفاده در آزمون کشش و در سرعت ثابت در دمای محیط انجام شد پیکربندی آزمون خمش سه نقطه‌ای در شکل نشان داده شده است‌ جهت مقایسه‌ی میزان برگشت فنری در آزمون تجربی‌ زاویه‌ی بین دوپای نمونه‌ی خم‌شده در جابجایی حداکثری میلی‌متر با استفاده از نقاله‌ی صنعتی با دقت درجه در حین بارگذاری‌ اندازه‌گیری شد بعد از باربرداری میزان برگشت فنری و بازشدگی خم به وضوح در نمونه‌های ایکپ

نشده و ایکپ شده مشاهده شد مقدار زاویه‌ی بین دو پای نمونه‌ی خم بعد از باربرداری نیز با استفاده از نقاله‌ی صنعتی اندازه‌گیری گردید شکل و زاویه‌ی خم را در حین بارگذاری نشان می‌دهد این زاویه تقریبا با کمی اغماض‌ زاویه‌ی بین راستای میانه‌ی ضخامت در دو پای خمکاری در نظر گرفته شد شبیه‌سازی !لمان محدود در این تحقیق از شبیه‌سازی المان محدود با استفاده از نرم‌افزار آباکوس‌ جهتت بررسی مقدار برگشت فنری طی آزمون خمش سه نقطه استفاده شد تکیه‌گاه‌های پایینی و سنبه به صورت اجزای صلب تحلیلی و از مش و نمونه‌های خمکاری به صورت انعطاف‌پذیر و از نوع مش

بر حسب هندسه‌ی نشان داده شده در شکل و ابعاد منطبق بر آزمون تجربی مدل شدنده شکل نمایی از ترکیب‌بندی اجزاء فرایند خمکاری سه نقطه‌ای شامل دوتکیه‌گاه‌ سنبه و نمونه‌ی خمکاری را در محیط نرم‌افزار بعد از اعمال مش بهینه نشان می‌دهد جهت انجام شبیه‌سازی‌ تکیه‌گاه‌های پایینی در همه‌ی درجات آزادی ثابت و سنبه با سرعت ‌ تا میلی‌متر مطابق با حالت آزمایشگاهی به سمت پایین حرکت داده شد حرکت سنبه صرفا درجهت محور بوده و در سایر درجات آزادی شش‌گانه مقید گردید جهت تحلیل پلاستیک فرانید خمکاری‌ خواص الاستیک‌ پلاستیک تیتانیم خالص تجاری اولیه و ٨ شده طیی گذرهای الی کم که از طریق آزمون کشش تک‌محوره بدست آمد به نرم‌افزار وارد شد جهت حذف وابستگی نتایج به تعداد المان‌ها و دستیابی به نتایج شبیه‌سازی صحیح‌ تعداد المان‌های نمونه‌ی خمکاری بر اساس حساسیت مش تعیین و با مقایسه‌ی نیروی حاصل از شبیه‌سازی با مقادیر حاصل از آزمون تجربی‌ به نتایج شبیه‌سازی اعتماد شد نتایج بررسی حساسیت مش نشان داد که بزرگترین اندازه‌ی مش وک‌ا ه میلی‌متر یا به عبارتی تعداد المان برای نمونه‌ی خمکاری‌ جهت بهینه‌سازی فرایند در هر چهار خمکاری نمونه‌های اولیه و پاس شده مناسب است‌ در مورد تکیه‌گاه‌ها و سنبه به دلیل صلب بودن قطعات‌ به مقادیر اندازه‌ی المان پیش‌فرض نرم‌افزار یعنی میلی‌متر یا به عبارتی تعداد و ‌ المان اعتماد شد جهت اندازه‌گیری مقدار برگشت فنری از نتایج شبیه‌سازی‌ از نمونه‌ی خمکاری شده در حین بارگذاری در جابجایی ‌ میلی‌متر و بعد از باربرداری توسط خروجی نرم‌افزار آباکوس تصویرهای تغییرشکل پلاستیک تهیه شد و با استفاده از نرم‌افزار دیجی‌مایزر زاویه‌ی بین راستای تارخنثی ‌خط میانی ضخامت نمونه‌ در دو پای نمونه‌ی خمکاری شده در دو مرحله‌ی بارگذاری و باربردای‌ مقایسه شد اختلاف زاویه‌ی بین راستای تارخنثی در دو پای نمونه‌ی خمکاری مقدار برگشت فنری را نشان می‌دهد هدف از شبیه‌سازی المان محدود در این مطالعه‌ بررسی برگشت فنری نمونه‌های شده‌ی دارای خم پلاستیک و قابلیت‌سنجی امکان استفاده از نرم‌افزار آباکوس جهت تحلیل پدیده‌ی برگشت فنری و تحلیل نیرویی خمکاری سه نقطه‌ای نمونه‌های با کارسختی متفاوت بوده است‌ ‌ نتایج و بحث ‌ ‌ ‌ میکروببباختار میکروساختار تیتانیم خالص تجاری قبل و بعد از اعمال فرایند تا سه گذر در شکلل ارائه شده است‌ شکل عکس‌های بدست آمده از میکروسکوپ نوری را نشان می‌دهد این تصاویر میکروسکوپیک به خوبی ریزشدگی دانه‌ها و میکروساختار کشیده شده را در اش تغییرشکل پلاستیکی شدید سرد نشان می‌دهد اندازه دانه‌ی میانگین از وو میکرومتر برای ماده‌ی نشده‌ به ترتیب میکرومتر بعد از گذرهای اول‌ دوم و سوم بهبود پیدا کرد همان‌طور که مشخص است با افزایش تعداد گذرهای دانه‌ها ریزتر می‌شوند بعد از گذر اول‌ باندهای برشی موازی شامل چگالی بالایی از نابجایی‌ها باندهای پیچیده‌تر متقاطع در دو جهت مختلف و چگالی بالایی از دوقلویی‌های موازی با ساختار کشیده‌شده تشکیل می‌شود توسعه‌ی مرزدانه‌های زاویه پایین به مرزدانه‌های زاویه‌بالا بعد از اولین گذر در فلزات با ساختار شبکه‌ی کریستالی شش وجهی نظیر تیتانیم همواره اتفاق می‌افتد ‌ ‌ ‌ در گذرهایی بالاتر

ساختارهای باندشده‌ی پیچیده تشکیل شده و با افزایش تعداد گذرها دانه‌های درشت و کشیده‌شده‌ کشیده‌تر نمی‌شوند بلکه ساختار یکنواخت و بدون حضور ساختارهای باند شده تشکیل می‌گردد ‌ ‌ ‌ و ‌ ‌ ‌ استحکام کششی همه‌ی نمونه‌های کشش در دمای اتاق تا گسیختگی کامل تحت آزمون کشش واقع شدند منحنی‌های تنش‌ کرنش مهندسی تیتانیم خالص تجاری ص‌٨‌ح‌فل نشده شده در گذرهای در شکل نشان داده شده است‌ جدول مقادیر تنش تسلیم ‌١ ‌ ‌ تنش نهایی ‌ ‌ و ازدیاد طول تا شکست بدست آمده از آزمون کشش را ارائه می‌دهد همان‌طور که دیده می‌شود افزایش چشمگیری در مقدار استحکام کششی در گذر اول بدست می‌آید و از میزان ازدیاد طول نسبی کاسته می‌شود در گذرهای دوم و سوم‌ استحکام به صورت تدریجی افزایش می‌یابد ولی ازدیاد طول نسبی تقریبا ثابت باقی می‌ماند این نتایج اثبات می‌کند که افزایش استحکام چشمگیر و همچنین شکل‌پذیری مناسبی بعد از اعمال فرایند ٨بر تیتانیم خالص تجاری به وجود می‌آید لازم به ذکر است که این نتایج انطباق خوبی با مطالعات گذشته دارد ‌ ‌ بهبود خواص مکانیکی نظیر استحکام کششی ناشی از ریزشدن دانه‌ها و وجود کسر بالایی از میکروساختارهای همگن و هم‌محور با دانه‌های زاویه بالا و ناهمسو می‌باشد ‌ استحکام خمشی به منظورر بررسی استحکام خمشی و شکل‌پذیری تیتانیم خالص تجاری گرید قبل و بعد از فرایند آزمون خمش سه نقطه‌ای در دمای اتاق انجام شد جهت مقایسه‌ی استحکام خمشی‌ مقدار جابجایی برای همه‌ی نمونه‌ها ثابت و برابر ‌ میلی‌متر در نظر گرفته شد منحنی‌های نیروی خمشی‌ جابجایی ماده‌ی نشده شده تا گذر در سرعت جابجایی در دو حالت تجربی و شبیه‌سازی المان محدود در شکل ارائه شده است‌ مقادیر ‌ نیوتن بیانگر مقادیر نیروی بیشینه در حالت تجربی و مقادیر نیوتن بیانگر مقادیر نیروی بیشینه در حالت شبیه‌سازی و هرکدام به ترتیب برای ماده‌ی نشده شده در گذرهای اول تا سوم می‌باشند انطباق مناسبی بین نتایج نیروی بیشینه‌ی حاصله از شبیه‌سازی و تجربی وجود دارد

که این موض قابلیت اعتماد به نرم‌افزار آباکوس را در تحلیل تغییرشکل‌های پلاستیک می‌رساند همان‌طور که دیده می‌شود با اعمال فرایند افزایش تعداد گذرها نیروی مورد نیاز جهت خمکاری سه نقطه‌ای نمونه‌های خمشی افزایش یافته است‌ این نتیجه بیانگر این است که می‌توان علاوه بر استحکام کششی‌ استحکام خمشی را نیز با اعمال فرایند ٨ بر تیتانیم خالص به میزان چشمگیری ارتقاء داده دلیل افزایشش استحکام خمشی با اعمال فرایند ٨ را نیز می‌توان به ریزشدگی دانه‌ها و تکامل به آرایه‌ای از مرزدانه‌های زاویه بالا و افزایش نابجایی‌ها نسبت داد ‌‌ ‌ ‌برگشت‌فنری نمایی از تغییرشکل نمونه‌های خمکاری در حین بارگذاری و بعد از باربرداری در نرم‌افزار شبیه‌سازالمان محدود در شکل ‌ نشان داده شده است‌ با در

نظر گرفتن میانه‌ی ضخامت قطعات به عنوان تار خنثی و محاسبه‌ی زاویه‌ی بین راستاهای دو پای نمونه‌ی خمکاری‌ مقادیر زاویه‌ی خم در حین بارگذاری و بعد از باربرداری در حالت شبیه‌سازی المان محدود محاسبه شد مقدار زاویه‌ی خم در حین بارگذاری در پایین‌ترین حد جابجایی یعنی میلی‌متر محاسبه شد شکل و نمایی از نمونه‌های خمکاری را بعد از باربرداری تجربی همراه با مقدار زاویه‌ی خم در گذرهای مختلف نشان می‌دهد می‌توان در شکل مقادیر زاویه‌ی خم حاصله از آزمون‌های تجربی و شبیه‌سازی المان محدود را در دو حالت بارگذاری و باربرداری دید همان‌طور که از شکل‌های مشاهده می‌شود بعد از اعمال اولین گذر از میزان زاویه‌ی بارگذاری و باربرداری به طور ناگهانی کاسته می‌شود و با افزایش گذر اعمالی تا گذر سوم تدریجا بر میزان این زوایا افزوده می‌گردد کاهش زاویه از حالت نشده به حالت شده طی گذر می‌تواند ناشی از افزایش ناگهانی میزان کارسختی در گذر باشد همان‌طور که از شکل ‌ مشخص است‌؛ در حالت کارسخت نشده یعنی حالت صفر به دلیل خمیری بودن ماده یا به عبارتی بالا بودن کرنش پلاستیک در حین خمکاری‌ کشیدگی ماده نیز علاوه بر به وجود آمدن خم اتفاق می‌افتد؛ ولی در حالت کارسخت شده از میزان کشیدگی به علت مقاومت در مقابل کرنش‌های بالاتر کاسته می‌شود طول قوس موجود در کمینه‌ی هر نمونه‌ی خمکاری حاصله از گذرهای گویای این مطلب است در گذر کشیدگی بیشتر است لذا ناحیه‌ی خم به شکل سنبه یعنی قوس دایروی آن نزدیک تر است لذا طول قوس کاهش می‌یابد که منجر به زیادشدن زاویه‌ی خم می‌شود با اعمال گذر میزان کشیدگی کمتر شده مقاومت تغییرشکل بیشتر می‌شود که منجر به افزایش طول قوس در قسمت خم می‌شود و اختلاف قوس سنبه و ناحیه‌ی خم زیاد می‌شود؛ لذا زاویه‌ی پاهای خم نسبت به هم کمتر شده و زاویه‌ی خم کاهش می‌یابد دلیل افت ناگهانی زوایای بارگذاری و باربرداری از گذر به این موض می‌باشد با افزایش گذر از به از آنجا که طبق نتیجه‌ی آزمون کشش در میزان تحمل کرنش یکسان است لذا در ناحیه‌ی خم به ازای نیروی بیشتر طول قوس یکسانی بدست می‌آید ولی به دلیل مقاومت بیشتر کششی‌ میزان ازدیاد طول در بازوهای خم کم شده و زاویه‌ی خم کمی افزایش می‌یابد بدین دلیل بر میزان زوایای بارگذاری و باربرداری با افزایش گذر اعمالی افزوده می‌شود شکل ص‌ اختلاف زاویه‌ی بارگذاری و باربرداری یا به عبارتی میزان برگشت فنری را در دو حالت تجربی و شبیه‌سازی المان محدود نشان می‌دهد با توجه به نتایج بدست آمده با اعمال گذرهای بالاتر بر میزان برگشت فنری افزوده می‌گردد و این یک نقطه‌ی منفی در اعمال فرایند بر تیتانیم خالص تجاری است‌ افزایش میزان برگشت فنری را می‌توان به ثابت ماندن مدول الاستیسیته و افزایش استحکام تسلیم با افزایش گذرهای نسبت داده در واقع به دلیل زیادتر شدن منطقه‌ی الاستیک با افزایش گذر افزایش برگشت فنری قابل توجیه است ‌ لذا باید در طراحی و تولید محصولات دارای خم دقت کافی لحاظ شود تاا اثر افزایش برگشت فنری در ماده‌ی شده اصلاح و رفع گردد در شکل ه‌ تغییرات خیز در راستای به ازای گره‌های موجود در تارخنثی یا به عبارتی در میانه‌ی ضخامت نمونه‌ی خمکاری‌ در دو حالتت بارگذاری و باربرداری رسم شده است‌ همان‌طور که دیده می‌شود زاویه‌ی باربرداری نسبت به زاویه‌ی بارگذاری بیشتر است و به طور شهودی اختلاف آن دو با افزایش گذرهای بیشتر می‌شوده در واقع به وضوح می‌توان

افزایش برگشت فنری یعنی اختلاف زاویه‌ی بارگذاری و باربرداری را با اعمال گذرهایبر تیتانیم خالص تجاری دید ک‌ تیه‌گیری در این مطالعه بررسی اثر فرایند سرد بر تکامل میکروساختاری‌ تغییر خواص مکانیکی و برگشت فنری در آزمون خمکاری سه‌نقطه‌ای بر

تیتانیم خالص تجاری گرید به عنوان یک بایو مواد انجام شد نتایج نشان داد که اعمال فرایند سرد خواص مکانیکی استاتیکی این ماده را با تولید ساختار فوق‌ریزدانه بهبود قابل توجهی می‌دهد از این کار مطالعاتی نتایج موردی زیر بدست آمده است‌: تیتانیم خالص تجاری گرید با موفقیت تا گذر توسط فرایند در دمای محیط و با استفاده از یک قالب با زاویه‌ی کانال و درجه در مسیر تحت کارسرد واقع شد از آنجا که ترک‌های ریزی روی سطح بالایی بیلت بعد از گذر چهارم دیده

شد؛ لذا تا تمامی آزمون‌ها روی بیلت‌های شده تا گذر انجام شد اندازه دانه‌ی تیتانیم خالص گرید ص‌ از وو میکرومتر در شرایط نشده به ترتیب به میکرومتر بعد از الی گذر ٨ کاهش پیدا کرد هر دوی تنش‌های تسلیم و نهایی کششی در ماده‌ی شده در مقایسه با نشده افزایش قابل توجهی پیدا کردند ولی ازدیاد طول نسبی تا تخریب ماده‌ی شده کاهش یافت‌ در گذرهای اول تا سوم تقریبا ازدیاد طولل نسبی ثابتی بدست آمد در واقع با اعمال اولین گذر از مقدار کشیدگی کاسته شد و با افزایش تعداد گذرها تا گذر اختلاف کشیدگی در گذرهای الی قابل صرف نظر بوده است‌ مگاپاسکال به ترتیبب بیانگر مقادیر تنش تسلیم مگاپاسکال به ترتیب بیانگر مقادیر تنش نهایی بعد از گذرهای الی می‌باشند مقادیر ازدیاد طول نسبی تا شکست بعد از گذرهای الی نیز به ترتیب برابر و درصد می‌باشد نتایج آزمون خمش سه نقطه‌ای نشان داد که با افزایش تعداد گذرهای بر میزان استحکام خمشی به میزان قابل توجهی افزوده به ترتیب بیانگر مقادیر تجربی نیروی خمش بعد از گذرهای الی می‌باشد این نشان می‌دهد که مقاومت در مقابل خمش می‌تواند با اعمال فرایند بر تیتانیم خالص به میزان چشمگیری ارتقاء یابد میزان تجربی برگشت فنری بعد از آزمون خمش سه نقطه‌ای برای نمونه‌های حاصله از گذرهای به ترتیب برابر درجه می‌باشد بررسی برگشت فنری نمونه‌های خمکاری سه نقطه‌ای به دو روش تجربی و شبیه‌سازی المان محدود نشان داد که با افزایش گذر م بر میزان برگشت فنری به عنوان یک پارامتر مضر افزوده می‌گردد و باید این موض در طراحی و ساخت قطعات ساخته شده از مواد کار سرد شده و فوق‌ریزدانه شده لحاظ گردد


مطالب پیشنهادی
متأسفانه موردی یافت نشد.
ناحیه کاربری

فرمت ایمیل صحیح نمی باشد. ایمیل خود را وارد نمایید.

رمز عبور خود را وارد نمایید.

گزیده ها
پرواز با اتومبیل پرنده: اتومبیل تی‌اف-ایکس مجوز پرواز گرفت
گزیده های پر بیننده ترین اخبار روز و هفته
جشن کریسمس در نقاط مختلف جهان (+عکس)
گزیده های وبگردی و اخبار جذاب
بازیافت ماشین های قدیمی به روشی نو!
گزیده های وبگردی و اخبار جذاب
لوکس ترین خودروهای دنیا در نمایشگاه اتومبیل لس آنجلس (+عکس)
گزیده های پر بیننده ترین اخبار روز و هفته
مجله اینترنتی دیتاسرا
کلیه حقوق مادی و معنوی این وبسایت متعلق به گروه نرم افزاری دیتاسرا می باشد.
Copyright © 2015