ارزیابی اصطکاک در شکل دهی حجمی فلزات با استفاده از فرایند اکستروژن دوفنجانی
چکیده
اصطکاک نقش تعیین کننده ای در فرایندهای شکل دهی حجمی فلزات ایفا می کند و ارزیابی آن از اهمیت ویژه ای برخوردار است. با وجود تلاشهای زیادی که در جهت درک ساز و کار اصطکاک صورت گرفته، اما به علت طبیعت پیچیده ناشی از روابط درونی پارامترهای متعدد دخیل در این پدیده، تاکنون تئوری مشخصی برای اصطکاک ارائه نگردیده است. بنابراین تعیین آزمایشگاهی ضرایب اصطکاکی ضروری می نماید. بدین منظور آزمون های اصطکاکی متعددی توسعه یافته اند. یک آزمون اصطکاکی مطلوب در کنار دارا بودن بیشترین حساسیت به اصطکاک، باید بتواند حتی الامکان شرایط موجود در فرایندهای واقعی، اعم از فشارهای بین سطحی و شدت تغییر شکل را بازسازی نماید، زیرا روانکارها در شرایط مختلف رفتارهای متفاوتی از خود نشان می دهند. یکی از آزمون هایی که نسبتاً دارای چنین شرایطی است، آزمون اکستروژن دوفنجانی است. در این آزمـون، یک نمونه استوانه ای در داخل یک محفظه استوانه ای با قطر تقریباً برابر تعبیه شده و در بالا و پایین آن دو عدد پانچ مشابه با قطر کوچکتر در تماس با آن قـرار می گیرند. در حالی که پانچ پایینی و محفظه ثابت هستند، پانچ فوقانی به سمت پایین حرکت کرده و با این عمل، فنجان های بالایی و پایینی به ترتیب در اثر اکستروژن معکوس و مستقیم شکل می گیرند. نسبت ارتفاع فنجان بالایی به ارتفاع فنجان پایینی منعکس کننده میزان اصطکاک در سطوح تماس نمونه و محفظه می باشد. از این رو، منحنی های کالیبراسیون آزمون اکستروژن دوفنجانی بر اساس تغییرات نسبت مذکور در طول پیشروی پانچ حاصل می شوند. حساسیت به اصطکاک و نزدیکی به فرایندهای واقعی در آزمـون اکستروژن دو فنجانی متأثر از عوامل مختلفی است. در این پایان نامه با معرفی دو پارامتر میزان جدایش منحنی های نسبت ارتفاع فنجانها به عنوان معیار حساسیت به اصطکاک و گسترش سطح به عنوان معیار نزدیکی فرایند به فرایندهای واقعی، به جستجوی شرایطی پرداخته شده است که تحت آن شرایط حداکثر حساسیت به اصطکاک در کنار حفظ شرایط موجود در فرایندهای واقعی حاصل گردد. بدین منظور، آزمایشهای هدفمند اکستروژن دوفنجانی با استفاده از دو روش شاخص طراحی آزمایشها، روش آرایه های متعامد (روش تاگوچی) و روش عاملی کامل، در دو حالت اصطکاک بالا و اصطکاک پایین با استفاده از دستگاه santam به انجام رسیده اند. سپس با استخـراج داده های مبتنی بر حداکثر فاصله منحنـی های نسبت ارتفاع فنجانها و گسترش سطح در یک پیشروی خاص، تجزیه و تحلیل آماری بر روی داده های مذکور انجام گرفته و شرایط بهینه حاصل شده است. در پایان آزمایشهای انجام شده با استفاده از نرم افزار deform به روش اجزاء محدود شبیه سازی گردیده و نتایج حاصل با نتایج آزمایشها مقایسه شده است.