مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بهینه سازی و بررسی پارامترهای فرایندی موثر بر ایکپ مداوم با استفاده از روش سطح پاسخ، مطالعه موردی: میله آلومینیومی 7075

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
صادق مرادی 1
مهدی گردویی 2
حسن غفوریان نصرتی 3
سید مجتبی واردی کولایی 4
1 دانش آموخته دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی شاهرود
2 دانشیار دانشکده مهندسی مکانیک و مکاترونیک دانشگاه صنعتی شاهرود
3 مربی دانشکده مکانیک دانشگاه صنعتی اسفراین
4 استادیار دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی شاهرود
چکیده
فرایند ایکپ مداوم، روشی نسبتا جدید و کمتر شناخته شده‌ است که باعث بهبود خواص مکانیکی ماده می‌شود. در پژوهش حاضر، به بررسی پارامترهای موثر بر فرایند ایکپ مداوم آلیاژ آلومینیومی ۷۰۷۵ پرداخته شده است. تاثیر پارامترهای ورودی شامل شعاع چرخ­دوار، زاویه­ی خم میله، زاویه­های گوشه و کانال قالب، ضریب اصطکاک بین میله و چرخ­دوار، ضریب اصطکاک بین میله و قالب و نسبت ابعادی کانال قالب بر روی گشتاور فرایند، نیروی اعمالی بر قالب، میزان تنش و کرنش پلاستیک موثر، میزان انحناء میله خروجی و یکنواختی توزیع کرنش در سطح مقطع میله به عنوان پارامترهای خروجی بررسی می­شود. طراحی آزمایش­ها براساس روش سطح پاسخ در نرم­افزار مینی­تب اجرا و شبیه­سازی آن­ها با استفاده از نرم­افزار آباکوس انجام شده است. به منظور صحت­سنجی، استحکام محصول پس از اجرای فرایند ایکپ مداوم میله آلومینیومی 7075 مورد بررسی و خطای 5/7 درصدی مشاهده شد. مشخص شد که پارامترهای زوایای کانال قالب و ضریب اصطکاک بین میله و قالب بر روی تمامی پاسخ­ها تاثیری معنی‌دار دارد. مقادیر بهینه این فرایند با هدف دستیابی به میزان حداکثر استحکام، حداقل گشتاور و انحنای میله و همچنین دستیابی به توزیع کرنش یکنواخت­تر برای پارامترهای ورودی بدست آمده است.
کلیدواژه‌ها
ایکپ مداوم
آلومینیوم 7075
شبیه‌سازی
بهینه‌سازی
روش سطح پاسخ

موضوعات

عنوان مقاله English

Optimization and investigation of effective parameters in ECAP-Conform process using response surface method, case study: AA7075 rod

نویسندگان English

Sadegh Moradi 1
Mahdi Gerdooei 2
Hasan Ghaforian Nosrati 3
Seyyed Mojtaba Varedi-Koulaei 4
1 MSc graduated from the faculty of mechanical engineering, shahrood university of technology
2 Associate Professor Faculty of Mechanical And Mechatronics Engineering
3 Instructor, Department of Mechanical Engineering, Esfarayen University of Technology
4 Assistant Professor Faculty of Mechanical And Mechatronics Engineering
چکیده English

The ECAP-Conform is one of the newest and less known processes that improve mechanical properties. In the present study, the effective parameters of the ECAP-Conform process for AA7075 have been investigated. Influence of parameters such as roller radius, bending angle, die channel angles, rod/roll friction coefficient, rod/die friction coefficient, and the aspect ratio of the die groove on the torque, the applied force on the die, the stress, and the effective plastic strain, the output rod curvature, and the strain distribution uniformity have been investigated. The design of experiments was carried out based on the response surface method by the Minitab software, and simulations were performed using the ABAQUS software. To validate the FEM, the ECAP-Conform process of AA7075 rod was performed and the comparison of experimental and numerical results have acceptable compliance (7.5% error). It was found that the die channel angles and the rod/die friction coefficient have a more significant effect on all responses. Moreover, to maximize the imposed strain and strength, and to minimize the process torque and curvature, as well as achieving a uniform distribution of strain, the optimal output parameters have been obtained.

کلیدواژه‌ها English

ECAP-Conform
AA7075
simulation
Optimization
Response surface method
[1] S. Entezami, M. Honarpisheh, A Study on the Hardness of 7075 and 5052 Aluminum Alloys in the Equal Channel Angular Rolling Process, Bulletin de la Société Royale des Sciences de Liège, 85(1), (2016) , 879–889.
[2] F. Djavanroodi, M. Ebrahimi, Effect of die channel angle, friction and back pressure in the equal channel angular pressing using 3D finite element simulation, Materials Science and Engineering, 527(4–5), (2010), 1230–1235.
[3] W. Wei, W. Zhang, K. X. Wei, Y. Zhong, G. Cheng, J. Hu, Finite element analysis of deformation behavior in continuous ECAP process, Materials Science and Engineering, 516(1–2), (2009), 111–118.
[4] Y. Iwahashi, Z. Horita, M. Nemoto, T. G. Langdon, An investigation of microstructural evolution during equal-channel angular pressing, Acta Materialia, 45(11), (1997), 4733–4741.
[5] G. J. Raab, R. Z. Valiev, T. C. Lowe, Y. T. Zhu, Continuous processing of ultrafine grained Al by ECAP-Conform, Materials Science and Engineering, 382(1–2), (2004), 30–34.
[6] M. Prell, C. Xu, T. G. Langdon, The evolution of homogeneity on longitudinal sections during processing by ECAP, Materials Science and Engineering, 480(1–2), (2008), 449–455.
[7] C. Etherington, Conform - a New Concept for the Continuous Extrusion Forming of Metals, American Society of Mechanical Engineers, (73-WA/PT-2), (1973), 893–900.
[8] C. Xu, S. Schroeder, P. B. Berbon, T. G. Langdon, Principles of ECAP–Conform as a continuous process for achieving grain refinement: Application to an aluminum alloy, Acta Materialia, 58(4), (2010), 1379–1386.
[9] M. Murashkin et al., Enhanced mechanical properties and electrical conductivity in ultrafine-grained Al 6101 alloy processed via ECAP-conform, Metals, 5(4), (2015), 2148–2164.
[10] J. F. Derakhshan, M. H. Parsa, H. R. Jafarian, Microstructure and mechanical properties variations of pure aluminum subjected to one pass of ECAP-Conform process, Materials Science and Engineering, 747(January), (2019), 120–129.
[11] A. R. Shahab, S. A. A. Akbari Mousavi, S. Ranjbar Bahadori, S. M. Ebrahimi, The Comparison between Continuous Confined Strip Shearing (C2S2) and ECAP Conform in Regard to Equivalent Plastic Strain Distribution for Al 1100, International Journal of Modern Physics: Conference Series, 05, (2012), 400–409.
[12] J. Gholami, M. Sedighi, M. Pourbashiri, Effect of die channel angle and friction coefficient in ECAP-Conform process for Al-6061 alloy, Proceedings of Iran International Aluminum Conference, (2014).
[13] H. Ghaforian Nosrati, K. Khalili, M. Gerdooei, Theoretical and Numerical Investigation of Required Torque in ECAP-Conform Process, Metallurgical and Materials Transactions B: Process Metallurgy and Materials Processing Science, 51(2), (2020), 519–528.
[14] H. G. Nosrati, K. Khalili, M. Gerdooei, Theoretical and experimental evaluation of no-slip feeding condition in ECAP-Conform of a square-section metallic rod, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, (2020).
[15] A. Freddi, M. Salmon, Design of Experiment, Springer Tracts in Mechanical Engineering, (1), (2019), 127–158.
[16] W. F. Hosford and R. M. Caddell, Metal forming: mechanics and metallurgy. Cambridge university press, (2011).
[17] V. Samavati, Polysaccharide extraction from Abelmoschus esculentus: Optimization by response surface methodology, Carbohydrate Polymers, 95(1), (2013), 588–597.
مهندسی مکانیک مدرس
دوره 22، شماره 1
دی 1400
صفحه 57-70