مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی تجربی اثر پارامترهای فرآیندی بر خواص مکانیکی و تغییرات ابعادی لوله آلیاژ آلومینیوم6061 فلوفرم شده گرم

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
جواد خسروان
حمیدرضا رضایی آشتیانی
حامد دیلمی‌عضدی
دانشگاه صنعتی اراک ، اراک، ایران
چکیده
یکی از روش های مهم تولید قطعات صنعتی با تقارن محوری، شکل دهی ورق در فرآیند فلوفرمینگ می‌باشد. مزیت عمده این فرآیند تولید، استفاده از ابزار ساده­، نیروی شکل­دهی کم به خاطر تغییر­شکل موضعی و افزایش خواص مکانیکی و کیفیت سطح قطعات نهایی تولیدی می­باشد. در این تحقیق، فرآیند فلوفرمینگ گرم با استفاده از دستگاه تراش بر آلومینیوم آلیاژی AA6061-O مورد بررسی تجربی قرار گرفت. بدین منظور ابتدا تجهیزات و قالب‌های مورد نیاز و نمونه­های آزمایشگاهی طراحی و ساخته شدند. سپس اثر پارامترهای مختلف فرآیندی مانند درصد کاهش ضخامت ورق، درجه حرارت و تعداد مراحل شکل دهی (تعداد پاس) بر تغییرات ضخامت، دقت ابعادی و همچنین خواص مکانیکی آلیاژ آلومینیوم فلوفرم شده گرم مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایش‌ها نشان داد انجام فلوفرمینگ باعث افزایش استحکام و کاهش شکل‌پذیری لوله در تمامی سطوح فرایندی نسبت به لوله ابتدایی فلوفرم نشده می‌گردد. اما با افزایش دمای شکل‌دهی از 20 به 300 درجه‌سانتی‌گراد، درصد شکل پذیری لوله افزایش و استحکام و ریزسختی آن کاهش می یابد. در حالیکه با افزایش درصد کاهش ضخامت از 20 % تا 60% در یک دمای ثابت شکل‌دهی، میزان استحکام و ریز سختی لوله فلوفرم شده افزایش و شکل‌پذیری آن کاهش می‌یابد.
کلیدواژه‌ها
فرآیند فلوفرمینگ گرم
آلیاژ آلومینیوم 6061
دما
خواص مکانیکی
کاهش ضخامت

موضوعات

عنوان مقاله English

Experimental investigation of the effect of processing parameters on mechanical properties and dimensional changes of warm flow formed 6061 aluminum alloy tube

نویسندگان English

javad khosravan
Hamid Reza Rezaei Ashtiani
Hamed Deilami Azodi
Master of Mechanical Engineering, Arak University of Technology
چکیده English

The flow forming process is widely used in the production of axisymmetric industrial parts. The advantage of the flow forming process over other manufacturing methods is the use of simple tooling, reduced forming loads due to localized deformation, and enhanced mechanical properties and surface quality of finished parts. In this research, the warm flow forming process of AA6061-O aluminum alloy has been investigated for the first time. For this purpose, laboratory equipment and samples were designed and fabricated. In this study, the effect of temperature, thickness reduction, and number of passes (number of forming steps) on dimensional accuracy (thickness variation) and mechanical properties of warm flow formed AA6061-O alloys pipes have been experimentally investigated. The experimental results show that flow forming increases the strength and decreases the ductility of the formed pipe at all process levels compared to the initial non-flow forming pipe. However, the ductility of the pipe increases and its strength and microhardness decrease by increasing the forming temperature from 20 to 300 ° C. While with increasing the percentage of thickness reduction from 20% to 60% at a constant forming temperature, the strength and micro-hardness of the warm flow-formed pipe increases and its ductility decreases.

کلیدواژه‌ها English

Warm flow forming process
Alumium6061
Temperature
Mechanical properties
Thickness reduction
1- Joseph Davidson, M., Balasubramanian, K., Tagore, G.R.N., "Experimental investigation on flow-forming of AA6061 alloya Taguchi approach"., J. Mater. Process. Technol. 200, 283 287. 2008.
2- Zhen Cao, Fenghua Wang, Qu Wan, Zhenyan Zhang, Li Jin, Jie Dong, "Microstructure and mechanical properties of AZ80 magnesium alloy tube fabricated by hot flow forming," Materials and Design, (2014).
3- Shunichiro Nakasatoa, Junya Kobayashib , Goroh Itohb, "hot spinning formability of aluminum alloy tube"Procedia Manufacturing 15 (2018) 1263–1269.
4- Tarak Nath De a , Bikramjit Podder b , Nirmal Baran Hui c , Chandan Mondal, " Experimental study and analysis of surface roughness of the flow formed H30 alloy tubes," Material and Manufacturing Technology, (2020).
5- M. Ebrahimi, K.H. Tabei, R. Naseri, F. Djavanroodi, J. Process Mech. Eng. 232 (2017) 702–708
6- Gangfeng Xiao, N,, Zhu, J,, Long, Q,, Xia, W,, Chen" Research on precise control of microstructure and mechanical properties of Ni-based superalloy cylindrical parts during hot backward flow spinning" journal of manufacturing processes 34 (2018)140-147
7- M. Haghshenas a,b,n, R.J.Klassen, "Mechanical characterization of flow formed FCC alloys," Materials Science & Engineering A 641, p. 249–255, (2015).
8- Hamid R. Molladavoudi & Faramarz Djavanroodi, "Experimental study of thickness reduction effects on mechanical properties and spinning accuracy of aluminum 7075-O, during flow forming," Int J Adv Manufacturing Technology, p. 52:949–957, (2011).
9- T. K. a. T. M. b. Makoto Murata a, "Compression spinning of circular magnesium tube using heated roller tool," Journal of Materials Processing Technology 162–163, p. 540–545, (2005).
10- Rajan, K.M., Narasimhan, K., "An investigation of the development of defects during flow forming of high strength thin wall steel tubes"., ASM J. Pract. Failure Anal. 1 (5), 6976, 2001.
11- M. Gur, J. Tirosh, "Plastic flow instability compressive loading during shear spinning process"., Trans. of the ASME, J. Eng. Ind. 104 17 22, 1982.
12- M.S. Mohebbi, A. Akbarzadeh, "Experimental study and FEM analysis of redundant strains in flow forming of tubes," Journal of Materials Processing Technology 210, p. 389–395, (2010).
13- Roy, M.J., Klassen, R.J., Wood, J.T., "Evolution of plastic strain during a flow forming process"., J. Mater. Process. Technol. 209, 10181025, 2009.
14- Kemin, X., Yan, L., Yan, L., and Kezhi, L., “A Study of the Rational Matching Relationships Amongst Technical Parameters in Stagger Spinning”, J. Mat. Processing Tech., Vol. 69, No’s. 1-3, pp. 167-171, 1997.
15- Joseph Davidson, M., Balasubramanian, K., Tagore, G.R.N., "An Experimental Study On The Quality Of Flow-Formed AA6061 Tubes"., J. Mater. Process. Technol. 203,321-325. 2008.
16- Joseph Davidson, M., Balasubramanian, K., Tagore, G.R.N., "Surface Roughness Prediction Of Flow-Formed AA6061 Alloy By Design Of Experiments"., J. Mater. Process. Technol. 202, 4146. 2008.
مهندسی مکانیک مدرس
دوره 21، شماره 7
تیر 1400
صفحه 489-499