مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی فرآیند نورد حلقه‌ای حلقه دولایه چسبیده از جنس‌های سرب- قلع با استفاده از روش اجزای محدود و آزمون تجربی

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
گروه ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران
چکیده
نورد حلقه‌ای یکی از مهم‌ترین فرآیندهای شکل‌دهی برای ساخت هندسه‌های گرد و یکپارچه با خواص مکانیکی مطلوب در جهت محیطی است. توانایی ساخت حلقه‌های دولایه می‌تواند کاربرد فراوانی در صنایع مختلف داشته باشد. ازجمله خواص این‌گونه حلقه‌ها می‌توان به داشتن وزن سبک در کنار استحکام بالا یا مقاومت به سایش در کنار استحکام بالا اشاره نمود. در این پژوهش سعی شده است تا به بررسی فرآیند نورد حلقه‌ای دولایه چسبیده و پارامترهای موثر بر آن در طول فرآیند با استفاده از تحلیل اجزا محدود توسط نرم‌افزار ABAQUS و آزمون تجربی، پرداخته شود. حلقه‌ها به‌صورت چسبیده به یکدیگر برای انجام شبیه‌سازی فرآیند و آزمون تجربی در نظر گرفته شده و در انتها یک حلقه از دو جنس متفاوت سرب خالص ۹۹/۹۹% و قلع ۶۳% تشکیل شد. با استناد به نتایج به دست آمده از این تحلیل و با توجه به ابعاد و پارامترهای در نظر گرفته‌شده برای انجام فرآیند، تنش به وجود آمده در حلقه نورد شده دولایه چسبیده، بین مقادیر Pa ۱۰۷×۱/۸۰۰__۱۰۵×۱/۱۴۶ و کرنش آن معادل ۱/۱۸۷ __ ۰ به دست آمد. همین‌طور تصاویر کانتورهای تنش و کرنش، برای درک بهتر فرآیند ارایه شد. با توجه به موارد به دست آمده از شبیه‌سازی به بررسی تجربی نورد حلقه‌ای دولایه پرداخته شد. روش کار بدین صورت بود که ابتدا توسط نرم‌افزار مدل‌سازی به طراحی مدل ریخته‌گری پرداخته‌شده و سپس با طراحی آزمایش تعداد آزمون‌های مورد نیاز به دست آمده و پس از آن میزان مواد مورد نیاز برای انجام آزمون محاسبه شد. بعد از انجام آزمون‌ها به بررسی خواص مکانیکی و متالورژیکی حلقه‌های دولایه نورد شده پرداخته شد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Investigation of the Ring Rolling Process of the Bonded Lead-Tin Two-Layer Ring By Finite Element Method and Experimental Test

نویسندگان English

M. Abbaszadeh Gorani
M. Hadad
A. Parvizi
Manufacturing Department, Mechanical Engineering Faculty, University of Tehran, Tehran, Iran
چکیده English

Rolling ring is one of the most important metal forming processes for fabricating rounded geometries with optimal mechanical properties in the environmental direction. The ability to fabrication of two-layer rings can be used in many industries. One of the properties of these rings is the lightweight with high strength or wear resistance along with high strength. In this research, we have tried to study the ring rolling process of the bonded two-layer ring and its effective parameters during the process using finite element analysis by ABAQUS software and experimental test. The rings are attached for process simulation and empirical testing. In the end, a ring of two-layer of pure Lead 99.99% and Tin 63% was formed. Based on the results obtained from this analysis and according to the dimensions and parameters considered for performing the process, the tension created in the bonded two-layer ring is between the values of 1.146×105-1.800×107Pa and it has a strain of 0-1.187. Its contours of strain and stress are represented to better understand the process. Considering the results obtained from the simulation of the process, an experimental study of the ring rolling process of the bonded two-layer ring was conducted. The method of this study was first designed by the modeling software to design the casting model and then by designing the test, the number of tests required for the experimental test was obtained and then the number of materials needed for the test was calculated. After testing, the mechanical and metallurgical properties of rolled double rolled rings were investigated.

کلیدواژه‌ها English

Ring
Rolling
Ring RollingTwo Layers
Bonded
Bonded Two Layers
Wang M, Yang H, Sun ZC, Guo LG. Analysis of coupled mechanical and thermal behaviors in hot rolling of large rings of titanium alloy using 3D dynamic explicit FEM. Journal of Materials Processing Technology. 2009;209(7):3384-3395. [Link] [DOI:10.1016/j.jmatprotec.2008.07.054]
Joun MS, Chung JH, Shivpuri R. An axisymmetric forging approach to preform design in ring rolling using a rigid-viscoplastic finite element method. International Journal of Machine Tools and Manufacture. 1998;38(10-11):1183-1191. [Link] [DOI:10.1016/S0890-6955(98)00014-5]
Hua L, Qian DS, Pan LB. Analysis of plastic penetration in process of groove ball-section ring rolling. Journal of Mechanical Science and Technology. 2008;22(7):1374-1382. [Link] [DOI:10.1007/s12206-008-0308-x]
Li L, Yang H, Guo L. Sun Z. A control method of guide rolls in 3D-FE simulation of ring rolling. Journal of Materials Processing Technology. 2008;205( 1-3):99-110. [Link] [DOI:10.1016/j.jmatprotec.2007.11.084]
Forouzan MR, Salimi M, Gadala MS. Aljawi AA. Guide roll simulation in FE analysis of ring rolling. Journal of Materials Processing Technology. 2003;142(1):213-223. [Link] [DOI:10.1016/S0924-0136(03)00600-9]
Encyclopedia.com [Internet]. Unknown Ciry: Encyclopedia; 2019 [Cited 2019 Jun 6]. Available From: https://www.encyclopedia.com/ [Link]
Greenwood NN, Earnshaw A. Chemistry of the elements. Amsterdam: Elsevier, 2012. [Link]
National Council on Radiation Protection and Measurements. Structural shielding design for medical X-ray imaging facilities. Bethesda: NCRP; 2004. [Link]
Hotta S, Matsumoto K, Murakami T, Narushima T, Ouchi C. Dynamic and static restoration behaviors of pure lead and tin in the ambient temperature range. Materials Transactions. 2007;48(10):2665-2673. [Link] [DOI:10.2320/matertrans.MRA2007078]