مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تعیین پارامترهای رئولوژیکی مدل کراس برای آلیاژ نیمه جامد آلومینیوم 7075 با استفاده از آزمون‌های تست فشار و اکستروژن معکوس

نویسندگان
1 دانشگاه تهران
2 استادیار دانشگاه تهران
3 دانشگاه تبریز
چکیده
آلیاژهای فلزی در محدوده دمای نیمه جامد رفتار رئولوژیکی مشابه سیالات غیر نیوتنی نشان می‌دهند. چنین رفتاری را می‌توان با استفاده از مدل‌های رئولوژیکی توصیف نموده و برای تعیین پارامتر‌های این مدل‌ها از روش‌های ویسکومتری معمول استفاده نمود. در این تحقیق، ویسکوزیته آلیاژ نیمه جامد آلومینیوم 7075 با استفاده از نتایج سیگنال‌های نیرو – جابجائی حاصل از دو آزمون فشار در بین صفحات موازی و اکستروژن معکوس اندازه گیری شد و برای تعیین پارامتر‌های مدل کراس در محدوده وسیعی از نرخ برش مورد استفاده قرار گرفت. تاثیر پارامتر‌‌‌‌‌های نرخ برش و دما (میزان کسر جامد) بر روی ویسکوزیته آلیاژ بررسی گردید. مشاهده گردید که رفتار این آلیاژ در محدوده نیمه جامد از نوع رقیق شونده برشی است که در آن با افزایش نرخ برش مقدار ویسکوزیته کاهش می‌یابد. همچنین با افزایش دما مقدار ماکزیمم نیروی وارده به دلیل کاهش میزان کسر جامد و کاهش مقاومت در برابر سیلان ناشی از آن کاهش می‌یابد که سبب کاهش مقدار ویسکوزیته می‌گردد. نتایج نشان داد که مقادیر ویسکوزیته محاسبه شده توسط مدل چهارپارامتری کراس در مطابقت خوبی با نتایج تجربی به دست آمده در محدوده وسیعی از نرخ برش می‌باشد. همچنین نتایج شبیه سازی صورت گرفته نشانگر عملکرد بسیار خوب مدل ارائه شده برای پیش بینی خواص رئولوژیکی و رفتار سیلانی آلیاژ نیمه جامد در محدوده وسیعی از نرخ برش می‌باشد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Determination of rheological parameters of the Cross model for semi-solid Al7075 by using parallel plate compression and backward extrusion experiments

نویسندگان English

Ramin Meshkabadi 1
Ghader Faraji 2
Vahid Pouyafar 3
Akbar Javdani 3
چکیده English

Metallic alloys exhibit rheological behavior similar to non-Newtonian fluids in the semi-solid temperature range. This behavior can be described using rheological models. In this study, the viscosity of semi-solid 7075 aluminum alloy was measured by using the results of load-displacement signals obtained from two different experiments: parallel plate compression and backward extrusion. The obtained data were used to determine the parameters of the Cross model in a wide range of shear rates. The effects of temperature (solid fraction) and shear rate were studied on the viscosity of the alloy. The results showed that with increasing temperature and decreasing the solid fraction the resistance to flow decreases, resulting in a reduced amount of applied forces. This reduction in applied forces results in reducing the viscosity. It was observed that the behavior of semi-solid alloy is shear thinning in which the viscosity decreases with increasing shear rate. Also, the calculated viscosity values of the four parameters Cross model were in good agreement with the obtained experimental results in a wide range of shear rates. The simulation results showed a good agreement of the presented model for predicting the rheological properties and flow behavior of the semi-solid alloy in a wide range of shear rates.

کلیدواژه‌ها English

7075 Aluminum Alloy
Compression Between Parallel Plate
Backward Extrusion Test
Cross Model
Semi-Solid Forming