مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی تجربی فرآیند کشش عمیق گرم در فولاد یوتکتویدی

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
1 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک و مواد، دانشگاه صنعتی بیرجند، بیرجند، ایران
2 گروه مهندسی مواد، دانشکده مهندسی مکانیک و مواد، دانشگاه صنعتی بیرجند، بیرجند، ایران
چکیده
فرآیند کشش عمیق از مهم‌ترین فرآیندهای شکل‌دهی ورق است که به‌طور وسیعی در تغییر شکل ورق‌های فلزی به‌منظور تولید قطعاتی با هندسه پیچیده کاربرد دارد. پژوهش‌های مختلفی بر روی برخی فولادها با قابلیت شکل‌پذیری مناسب مانند فولادهای کم‌کربن و فولادهای زنگ‌نزن آستنیتی انجام شده است. از بین انواع فولادهای ساده کربنی، فولادهای پرکربن یوتکتویدی به‌دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فردشان از جمله ساختار کاملاً پرلیتی بدون حضور فازهای پرویوتکتویدی و همچنین نانوسایزبودن لایه‌های سمنتیت، قابلیت تحمل تغییر شکل سرد و گرم بدون تشکیل عیوب ریزساختاری را دارند. تاکنون در زمینه کشش عمیق این فولادها تحقیقات جامعی انجام نشده است. در این پژوهش، به‌منظور بررسی رفتار شکل‌پذیری این دسته از فولادها، فرآیند کشش عمیق گرم بر ورق‌های فولاد CK۷۵ در دماهای کمتر و نزدیک به دمای استحاله یوتکتویدی به‌صورت تجربی مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج به‌دست‌آمده بیانگر توزیع یکنواخت ضخامت و همچنین نازک‌شدگی کمتر برای نمونه‌های تغییرشکل‌داده‌شده در دمای ۷۰۰ درجه سانتی‌گراد (دمای بسیار نزدیک به دمای استحاله یوتکتویدی) است. همچنین، حداکثر ناپایداری در دمای ۵۵۰ درجه سانتی‌گراد اتفاق افتاده است. در دماهای بالاتر از دمای استحاله یوتکتویدی، به‌دلیل عدم تشکیل ساختار کاملاً آستنیتی و توزیع غیریکنواخت رسوبات کاربیدی، کاهش کارپذیری و پارگی نمونه‌ها حین کشش عمیق به‌وقوع پیوسته است.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Experimental Investigation of Warm Deep Drawing Process of Eutectoid Steel

نویسندگان English

A. Sanatiean 1
A. Saghafi 1
H. Rastegari Koupaei 2
1 Mechanical Engineering Department, Mechanical & Materials Engineering Faculty, Birjand University of Technology, Birjand, Iran
2 Materials Engineering Department, Mechanical & Materials Engineering Faculty, Birjand University of Technology, Birjand, Iran
چکیده English

Deep drawing process is one of the most important processes of sheet forming, which is widely used in the deformation of metal sheets in order to produce parts with complex geometry. Several studies have been carried out on some steels with good formability such as low-carbon and austenitic stainless steels. Among different types of plain carbon steels, high carbon eutectiod steels are capable to withstand cold and warm working without formation of any defect, due to their fully pearlitic microstructure without the presence of proeutectoid phases and nano-sized cementite lamella. However, no comprehensive research has been conducted on the deep drawing process of eutectoid steel. In the present research, the formability of CK75 steel sheets was experimentally evaluated using warm deep drawing process. Warm deep drawing process of the CK75 steel was studied in the temperature range near and below the eutectoid transformation temperature. The results show that deformation at 700°C (near to the eutectoid temperature) lead to the uniform distribution of thickness and less instability. On the other hand, maximum instability (e.g. thinning) was obtained by warm deformation at 550°C. At the temperature above the eutectoid transformation temperature, due to the formation of multi-phase structure and non-uniform distribution of cementite particle, the workability was reduced and led to the occurrence of rupture during deep drawing.

کلیدواژه‌ها English

Warm deep drawing
Eutectoid Steel
CK75
Sheet Forming
Eutectoid Transformation Temperature
Microstructure
Zhang SH, Zhang K, Xu YC, Wang ZT, Xu Y, Wang ZG. Deep-drawing of magnesium alloy sheets at warm temperatures. Journal of Materials Processing Technology. 2007;185(1):147-151. [Link] [DOI:10.1016/j.jmatprotec.2006.03.150]
Palumbo G, Sorgente D, Tricarico L, Zhang SH, Zheng WT. Numerical and experimental investigations on the effect of the heating strategy and the punch speed on the warm deep drawing of magnesium alloy AZ31. Journal of Materials Processing Technology.2007;191(1-3):342-346. [Link] [DOI:10.1016/j.jmatprotec.2007.03.095]
Raman Goud R, Eshwara Prasad K, Singh SK, Varghese G. Thickness distribution of extra deep drawn steel in stretch forming at elevated temperatures. Materials Today: Proceedings. 2017;4(2):827-834. [Link] [DOI:10.1016/j.matpr.2017.01.092]
Afshin E, Kadkhodayan M. An experimental investigation into the warm deep-drawing process on laminated sheets under various grain sizes. Materials & Design. 2015;87:25-35. [Link] [DOI:10.1016/j.matdes.2015.07.061]
Kadkhodayan M, Afshin E. Thinning behavior of laminated sheets metal in warm deep-drawing process under various grain sizes. In proceeding of 12th International Conference on Numerical Methods in Industrial Forming Processes; 2016 May 20; France: EDP Sciences; 2016. [Link] [DOI:10.1051/matecconf/20168015001]
Singh SK, Mahesh K, Kumar A, Swathi M. Understanding formability of extra-deep drawing steel at elevated temperature using finite element simulation. Materials & Design. 2010;31(9):4478-4484. [Link] [DOI:10.1016/j.matdes.2010.04.049]
Rastegari H, Kermanpur A, Najafizadeh A, Porter D, Somani M. Warm deformation processing maps for the plain eutectoid steels. Journal of Alloys and Compounds. 2015;626:136-144. [Link] [DOI:10.1016/j.jallcom.2014.11.170]
Rastegari H, Kermanpur A, Najafizadeh A, Somani MC, Porter DA, Ghassemali E, et al. Determination of processing maps for the warm working of vanadium microalloyed eutectoid steels. Materials Science and Engineering. 2016;658:167-175. [Link] [DOI:10.1016/j.msea.2016.01.088]
ASTM E8: Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials. ASTM; 2004. [Link]
Takahashi T, Nagumo M. Flow stress and work-hardening of pearlitic steel. Transactions of the Japan Institute of Metals. 1970;11(2):113-119. [Link] [DOI:10.2320/matertrans1960.11.113]
Zheng C, Li L, Yang W, Sun Z. Microstructure evolution and mechanical properties of eutectoid steel with ultrafine or fine (ferrite+cementite) structure. Materials Science and Engineering A. 2014;599:16-24. [Link] [DOI:10.1016/j.msea.2014.01.037]