در این پایان نامه ابتدا به معرفی فرآیند شکل دهی پرداخته و به انواع آن اشاره شد. سپس به معرفی فرآیند اکستروژن و تاریخچه آن پرداخته شد. در مرحله بعد، فرآیند اکستروژن فنجان- میله ای معرفی شده و به تفصیل شرح داده شده است. سپس به بررسی مقالات و تحقیقات پیشین در مورد فرآیند اکستروژن فنجان- میله ای پرداخته شده است. در ادامه، توضیحات مختصری درباره طراحی آزمایش ها به روش تاگوچی معرفی و بیان گردیده است. پس از طراحی آزمایش و تعیین پارامترها و تعداد آزمایش های مورد بررسی، روش ریخته گری و تراشکاری برای ساخت نمونه‎ها انتخاب شد و پس از طراحی و ساخت مجموعه قالب های اکستروژن و ساخت نمونه‎های آزمایش، با استفاده از یک پرس هیدرولیکی آزمایش ها انجام شد. آنگاه به توضیح آزمایش های مقدماتی از جمله آزمایش فشار استوانه برای تعیین منحنی تنش-کرنش و آزمایش حلقه به منظور تعیین ضرایب اصطکاک پرداخته شده است. در مورد آزمایش فشار استوانه به توضیح روش اصلاح عددی پرداخته شده که منحنی تنش-کرنش دقیق تری را به دست می-دهد. پس از تعیین ماده سرب به عنوان ماده مدل و انتخاب گریس کلسیم دار و نمک روی به عنوان روانکار، آزمایش های اصلی با هدف تعیین شرایط بهینه برای انجام آزمایش اصطکاک فنجان- میله ای جهت داشتن بیشترین حساسیت به اصطکاک و همچنین بررسی حداقل نیروی لازم در آزمایش اکستروژن فنجان- میله ای برای به دست آوردن سطح ابزار بهینه صورت گرفت. این روانکارها به دلیل اینکه در صنعت زیاد مورد استفاده قرار گرفته اند، انتخاب شده اند. در این پژوهش نزدیک به 60 آزمایش که با روش تاگوچی طراحی شده اند، در سه مجموعه جداگانه به انجام رسیده اند که دو مجموعه نخست هر یک شامل 18 آزمایش و مجموعه سوم شامل 16 آزمایش بوده است. در این آزمایش ها اثر عوامل مختلف از جمله نسبت کاهش سطح مقطع فنجان، طول گلوگاه سمبه، شعاع دماغه سمبه، زاویه قالب و نسبت کاهش سطح مقطع میله که هر یک در سه سطح و همچنین نسبت ارتفاع به قطر بیلت در چهار سطح مورد بررسی قرار گرفته اند. نتایج حاصل از این آزمایش ها به همراه بحث در مورد علل هر یک به صورت نمودار و جدول ارائه شده اند. سپس آزمایش ها با روش اجزاء محدود و به کمک نرم افزار تجاری deform-2d شبیه سازی شده اند. سعی شده که تا حتی الامکان شرایـــــــط آزمایش های عملی به صــورت کامل در شبیه سازی ها مدل سازی شوند. سپس نتایج حاصل از شبیه سازی ها با کمک نمودار و جدول با نتایج آزمایش های عملی مقایسه شده، درصد اختلاف هر آزمایش نیز مشخص گردیده است. پس از آن با استفاده از روش تاگوچی و تحلیل واریانس (anova) به بررسی علل حساسیت یا عدم حساسیت هر عامل در آزمایش ها پرداخته شده است.

یکی از روشهای شکل دهی حجمی، فرآیند آهنگری در قالب بسته است. از آنجا که در این فرآیند جریان فلز و حالت تنش به صورت پیچیده و سه بعدی می باشد، معمولاً مقداری ماده اضافی برای تولید قطعه استفاده می شود که در انتهای فرآیند به صورت پلیسه در اطراف محصول ظاهر می شود. این کار به خاطر حصول اطمینان از پر شدن قالب و تولید بی عیب و نقص قطعه صورت می گیرد. در این ارتباط، هندسه گلوگاه پلیسه که معبر مواد زاید در طی فرآیند آهنگری است، نقش مهمی را ایفا می کند. اگر این گلوگاه ممانعت کمی برای خروج مواد ایجاد کند، قطعه مورد نظر به صورت کامل تولید نخواهد شد و مواد بیشتری به صورت پلیسه از قالب خارج می شوند. اگر گلوگاه مزبور ممانعت بیش از حدی برای خروج مواد ایجاد نماید، فشار داخل قالب و نیروی لازم به مقدار زیادی افزایش یافته و فرسایش بیشتری در قالب رخ می دهد. از اینرو گلوگاه پلیسه باید ابعاد و هندسه متعادلی داشته باشد تا ضمن پر شدن قالب، نیروی لازم بیش از حد افزایش نیابد. در این پایان نامه به بررسی اثر تغییر ابعاد و هندسه گلوگاه پلیسه بر نیرو، مدل جریان و صرفه جویی در مقدار پلیسه و همچنین اثر تغییر نوع روانکار، جرم پلیسه و ابعاد بیلت بر نیروی آهنگری پرداخته شده است. در انجام آزمایشها از ماده مدل سرب برای آزمایشهای متقارن محوری با استفاده از دستگاه avery denison و ماده مدل خمیر برای آزمایشهای کرنش صفحه ای با استفاده از دستگاه santam استفاده شد. در نهایت ایجاد شیب در گلوگاه های با عرض کوتاه که یک محدود کنندگی در خروج جریان ایجاد می نماید و همچنین افزایش نسبت ارتفاع به قطر بیلت به عنوان بهترین حالت برای شکل دهی نتیجه گیری شد که علاوه بر صرفه جویی در مقدار پلیسه، نسبت به گلوگاه های متعارفی که توسط روابطی همچون رابطه نیوبرگر معرفی می شوند نیرو را نیز افزایش نمی دهد. از نظر مدل جریان، این نوع گلوگاه، ناحیه ای را که تحت کرنش موثر شدید قرار می گیرد کاهش می دهد.

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.

نظر به نسبت استحکام به وزن بالا، کم ترین چگالی در بین مواد سازه ای، قابلیت ریخته گری بالا، امکان ریخته گری تحت فشار، قابلیت ماشینکاری بالا، قابلیت جوشکاری خوب، حفاظت از عناصر دیگر در مقابل خوردگی، دسترسی آسان و هدایت حرارتی مناسب، آلیاژهای منیزیم پتانسیل مناسبی جهت استفاده در صنایعی چون هوافضا، اتومبیل سازی و الکترونیک داشته و کاربرد آن ها رو به گسترش است. به علت کمبود منابع علمی لازم، کارهای تحقیقاتی زیادی در حال حاضر بر روی این آلیاژها در سرتاسر دنیا در حال انجام است. در این پایان نامه با انجام آزمایش های فشار بر روی دو آلیاژ az80 و az81 منیزیم، رفتار تنش- کرنش این آلیاژها در دماهای بالا و نرخ کرنش های متفاوت مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین با توجه به این که رفتار اصطکاکی یک ماده در فرآیندهای تولید، به خصوص در فرآیندهای شکل دهی اهمیت زیادی دارد، رفتار اصطکاکی این آلیاژها در دماها و سرعت های مختلف تغییر شکل، تحلیل شده است. آزمایش فشار t- شکل که یک آزمایش سنجش اصطکاک جدید به شمار می رود و قرابت نزدیکی با شرایط واقعی فرآیندهای شکل دهی مانند آهنگری و اکستروژن دارد، مورد بررسی قرار گرفته است. اثرات پارامترهای دما، سرعت بارگذاری، شعاع گوشه قالب، جنس نمونه و شرایط اصطکاکی در آزمایش t- شکل با استفاده از آزمایش های تجربی مورد مطالعه قرار گرفته است. در اثر وجود اصطکاک بین سطوح تماس در آزمایش فشار، نمونه بشکه ای می شود. تحقیقات زیادی برای از بین بردن اثر اصطکاک در منحنی تنش-کرنش بر روی تغییر شکل بشکه ای نمونه، انجام شده است. در این پایان نامه، برای اصلاح نتایج آزمایش فشار، ضریب اصلاح تحدب با توجه به نتایج تجربی محاسبه شده است. برای انجام آزمایش ها نمونه ها از طریق ریخته گری و سپس ماشین کاری بیلت های به دست آمده تهیه شده اند. با استفاده از نرم افزار abaqus شبیه سازی های عددی آزمایش فشار انجام شده و ضریب اصلاح عددی به دست آمده است. همچنین اثر نرخ کرنش و دما بر ضرایب تصحیح، تنش سیلان و ریز ساختار آلیاژهای مورد نظر بررسی گردیده است. در پایان یک مدل ریاضی برای مدل سازی رفتار این آلیاژها در دماها و نرخ کرنش های مختلف ارایه گردیده است. همچنین از دستگاه santam 150 kn که دارای کوره الکتریکی بوده، برای انجام آزمایش ها استفاده گردیده است.

آلیاژهای منیزیم، به تقاضای موجود به ترکیبی از وزن ویژه کم، قابلیت ماشین کاری خوب و امکان بازیافت پاسخ می دهند. با این وجود از رقبای خود پیشی نگرفته اند. که این می تواند به دلیل قیمت بالا، محدودیت در تهیه ی آلیاژهای خاص منیزیم و تا حدی عدم دانش کافی در مورد ماشین کاری و شکل دهی منیزیم باشد. لذا بررسی خواص و به ویژه خواص مکانیکی آلیاژهای منیزیم امروزه مورد توجه بسیاری از محققین و صنایع مختلف قرار گرفته است. در این پایان نامه با انجام آزمایش های کشش بر روی دو آلیاژ az80 و az81 منیزیم، رفتار تنش- کرنش این آلیاژها در دماهای بالا و نرخ کرنش های متفاوت مورد بررسی قرار گرفته است. در اثر سه بعدی شدن تنش در یک نقطه از نمونه در آزمایش کشش، پدیده گلویی شدن رخ می دهد. تحقیقات زیادی برای از بین بردن اثر سه بعدی شدن تنش در منحنی تنش-کرنش بر روی تغییر شکل ناحیه گلویی شده ی نمونه انجام شده است. در این پایان نامه، برای اصلاح نتایج آزمایش کشش، ضریب بریجمن با توجه به نتایج تجربی و با استفاده از هندسه ی ناحیه گلویی شده، محاسبه شده است. نمونه ها از طریق ریخته گری و سپس ماشین کاری بیلت های به دست آمده تهیه شده اند. در انجام آزمایش ها از دستگاه santam 150 kn که دارای کوره الکتریکی بوده، استفاده گردیده است. با استفاده از نرم افزار ls-dyna شبیه سازی های عددی آزمایش کشش برای نمونه گلویی شده انجام شده و نتایج به دست آمده از تطابق خوبی با آزمایش های تجربی برخوردار بوده است. همچنین یک مدل ریاضی برای مدل سازی رفتار این آلیاژها در دماها و نرخ کرنش های مختلف ارائه گردیده است. این مدل، منحنی تنش-کرنش آزمایش کشش را به دو ناحیه ی قبل از گلویی شدن و بعد از گلویی شدن تقسیم کرده و برای پیش بینی رفتار هر ناحیه، به طور مجزا روابطی را ارائه می کند. بررسی سطح مقطع شکست توسط عکس های sem انجام گردیده و به تفسیر چگونگی شکست این آلیاژها در دماهای بالا پرداخته شده است.

منیزیم و آلیاژهایش از موادی هستند که به دلیل چگالی کم و استحکام قابل قبول در دو دهه ی اخیر مورد توجه قرار گرفته اند. استحکام آلیاژهای منیزیم با افزایش دما به سرعت کاهش می یابد. از طرف دیگر این مواد دارای انعطاف پذیری پایینی بوده و با افزایش دما، خاصیت شکل پذیری آن ها افزایش می یابد. به همین جهت شکل دهی آن ها اغلب در دماهای بالا انجام می شود. در این پایان نامه با انجام آزمایش های فشار حلقه بر روی دو آلیاژ منیزیم az80 و az81، رفتار تنش-کرنش این آلیاژها در دماهای بالا و سرعت های متفاوت تغییر شکل، مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین با توجه به این که رفتار اصطکاکی یک ماده در فرایندهای تولید به خصوص فرایند های شکل دهی مورد استفاده قرار می گیرد، رفتار اصطکاکی این آلیاژها در دماها و سرعت های مختلف تغییر شکل تحلیل شده است. مـنحنی های سیگمویید و کالیبراسیون آلیاژهای ذکر شده با استفاده از روش های عددی به دست آمده و با منحنی های تحلیلی و منحنی های تجربی موجود در تحقیقات گذشته برای سایر مواد مقایسه شده اند. همچنین در مورد اثرات دما و سرعت تغییر شکل بر این نمودارها بحث شده است. به منظور مقایسه با نتایج آزمایش حلقه، آزمایش فشارt- شکل که یک آزمایش سنجش اصطکاک جدید به شمار می رود و قرابت نزدیکی با شرایط واقعی فرایند های شکل دهی مانند آهنگری و اکستروژن دارد، در یک دما، یک سرعت تغییر شکل و دو هندسه ی متفاوت قالب مورد بررسی قرار گرفته است. در نهایت، نمودارهای تنش-کرنش آلیاژ منیزیم az80 در دماها و سرعت های مختلف تغییر شکل مدل سازی شده و ضرایب مدل های استفاده شده به کمک روش بهینه سازی و با استفاده از الگوریتم ژنتیک ارائه شده اند.

نظر به نسبت استحکام به وزن بالا، کم ترین چگالی در بین مواد سازه ای، قابلیت ریخته گری بالا، امکان ریخته گری تحت فشار، قابلیت ماشینکاری بالا، قابلیت جوشکاری خوب، حفاظت از عناصر دیگر در مقابل خوردگی، دسترسی آسان و هدایت حرارتی مناسب، آلیاژهای منیزیم پتانسیل مناسبی جهت استفاده در صنایعی چون هوافضا، اتومبیل سازی و الکترونیک داشته و کاربرد آن ها رو به گسترش است. به علت کمبود منابع علمی لازم، کارهای تحقیقاتی زیادی در حال حاضر بر روی این آلیاژها در سرتاسر دنیا در حال انجام است. در این پایان نامه با انجام آزمایش های فشار استوانه و حلقه مدور بر روی آلیاژ های منیزیم az21، az31 بدون افزودنی نانو آلومینا و az31 همراه با ذرات نانوآلومینا دو اندازه مختلف 150 و 30 نانومتر، رفتار تنش- کرنش این آلیاژها در دماهای بالا و نرخ کرنش های متفاوت مورد بررسی قرار گرفته است. رفتار آلیاژهای مذکور در کشش وفشار در دمای اتاق و منحنی تنش سیلان فشاری آلیاژ az41 در دماهای بالا و نرخ کرنش های مختلف با استفاده از آزمایش های حلقه مورد بررسی نیز مطالعه گردید. همچنین با توجه به این که رفتار اصطکاکی یک ماده در فرآیندهای تولید، به خصوص در فرآیندهای شکل دهی اهمیت زیادی دارد، رفتار اصطکاکی این آلیاژها در دماها و سرعت های مختلف تغییر شکل، تحلیل شده است. در اثر وجود اصطکاک بین سطوح تماس در آزمایش فشار، نمونه بشکه ای می شود. تحقیقات زیادی برای از بین بردن اثر اصطکاک در منحنی تنش-کرنش بر روی تغییر شکل غیر همگن نمونه، انجام شده است. در این پایان نامه، برای اصلاح نتایج آزمایش فشار، ضریب اصلاح تحدب بر اساس شبیه سازی های عددی محاسبه شده است. برای انجام آزمایش ها نمونه ها از طریق ریخته گری و سپس ماشین کاری بیلت های به دست آمده تهیه شده اند. با استفاده از نرم افزار deform شبیه سازی های عددی آزمایش فشار انجام شده و ضریب اصلاح عددی به دست آمده است. همچنین اثر نرخ کرنش و دما بر منحنی های کالیبراسیون و منحنی های سیگمویید مربوط به آزمایش حلقه، تنش سیلان، مقدار سختی و ریزساختار آلیاژهای مورد نظر بررسی گردیده است که نتایج حاصل بیان گر تأثیر درجه حرارت و نرخ کرنش انجام آزمایش ها بر منحنی های سیگمویید می باشد. در اثر افزایش دما و کاهش نرخ کرنش ضریب اصطکاک بین نمونه و قالب افزایش پیدا کرد. سپس از سه مدل مادی برای مدل سازی رفتار این آلیاژها در دماها و نرخ کرنش های مختلف ارایه گردیده است که مدل نمایی بیشترین دقت را در بین مدل های ارائه شده، به همراه داشت. همچنین با استفاده از مدل شبکه های عصبی مصنوعی رفتار آلیاژهای az21 و az31 مورد پیش بینی قرار گرفت. تاثیر ذرات نانو آلومینا بر روی منحنی های کشش و فشار در دمای اتاق و همچنین بر روی ضریب اصطکاک، منحنی های کالیبراسیون و سیگمویید، تنش سیلان و مقدار سختی آلیاژ مورد بررسی و تجزیه تحلیل قرار گرفت. ذرات نانو آلومینا موجب افزایش استحکام های کششی و فشاری و کاهش شکل پذیری در دمای اتاق بر آلیاژ منیزیم az31 شدند

در این پژوهش نمونه های اکسترود شده آلیاژهای منیزیم am60 وaz80 تحت فرآیند تغییر شکل در کانال های زاویه دار با سطح مقطع یکنواخت (ecap) با تعداد عبور های مختلف قرار گرفته و سپس تأثیر این فرآیند بر روی ریزساختار و خواص مکانیکی آنها مورد بررسی قرار گرفته است. پس از انجام این فرآیند، ساختار دانه بندی این آلیاژها بسیار ریز شده به طوری که پس از عبور ششم ecap اندازه دانه برای آلیاژ am60 از 2/19 میکرومتر به 3/2 میکرومتر و برای آلیاژ az80 از 8/12 میکرومتر به 4/1 میکرومتر، کاهش پیدا کرده است. برای ارزیابی خواص مکانیکی نمونه های اکسترود و ecap شده، آزمایش های سنبه برشی و کشش تک محوره در دمای اتاق انجام شده است. هم تنش تسلیم و هم استحکام نهایی به دست آمده برای هر دو آزمایش و برای هر دو آلیاژ، بعد از عبور دوم ecap افزایش قابل ملاحظه ای داشته و سپس با افزایش تعداد عبور ها هر دو پارامتر کاهش پیدا کرده اند، در حالیکه با افزایش تعداد عبور ها، دانه بندی به طور پیوسته ریزتر گردیده است. نمونه های شش عبور ecap شده در مقایسه با نمونه های اکسترود شده استحکام نهایی کمتر و انعطاف پذیری بیشتری را از خود به نمایش گذاشتند و دلیل این امر آن است که نرم شوندگی به واسطه تحولات بافت کریستالی به مراتب تأثیرگذارتر از سخت شوندگی به دلیل ریز شدن دانه بندی می باشد. همچنین این پژوهش نشان داد که یک رابطه خطی بین نتایج آزمایش های سنبه برشی و کشش تک محوره برقرار بوده و این امر بیانگر آن است که از آزمایش سنبه برشی می توان برای ارزیابی خواص مکانیکی مواد، به خوبی استفاده کرد. برای مطالعه رفتار خستگی نمونه های اکسترود و ecap شده از آزمایش های عمر خستگی و رشد ترک خستگی استفاده شده است. افزایش چشمگیری در عمر خستگی برای هردو آلیاژ am60 و az80 پس از دومین عبور ecap مشاهد گردید و این نتیجه یک دست آورد قابل توجه بوده زیرا بهبود در عمر خستگی در هر دو ناحیه سیکل- پایین و سیکل- بالا به دست آمده است. برای تعیین میزان همگنی کرنش اعمالی، میکروسختی ویکرز در سراسر سطح مقطع نمونه-های اکسترود و ecap شده اندازه گیری شد و مشخص گردید که با افزایش تعداد عبور های ecap، میزان همگنی توزیع سختی در سطح مقطع بیشتر شده است.

فرآیند های شکل دهی یک روش مناسب برای تولید قطعات از جنس آلیاژهای منیزیم است و اکستروژن یکی از مهم ترین روش های شکل دهی فلزات است که کاربرد گسترده ای در تولید قطعات فلزی دارد. این پایان نامه، تلاش برای تولید میله های منیزیمی با استفاده از اکستروژن مستقیم و بررسی اثرات دما و سرعت بر خواص مکانیکی محصولات این فرآیند بوده است. مطالعات اندکی بر روی آلیاژ az80 و اکستروژن آن انجام شده است. به دلیل مشکلات آزمایش در دمای بالا، بیشتر مطالعات بر روی آلیاژ ریخته گری صورت گرفته است. بیلت های مورد استفاده در این پایان نامه نیز با استفاده از ریخته گری تهیه شده اند. فرآیند اکستروژن در دماهای ?c 300، 250، 225 انجام گردیده است. اکستروژن آلیاژ az80 در این دماها برای اولین بار است که انجام شده است. در پژوهش حاضر از چهار سرعت کوبه mm/min 10، 4، 2، 1 برای انجام فرآیند استفاده شد تا اثر سرعت اکستروژن بر در خواص مکانیکی میله های تولید شده روشن شود. برای بررسی خواص مکانیکی پس از انجام عملیات اکستروژن از محصولات آزمون سختی سنجی، ریزساختار و آزمون کشش در دمای اتاق گرفته شده است. آزمون کشش آلیاژهای اکسترود شده az80 در پژوهش حاضر یکی دیگر از مطالعاتی است کمتر مورد توجه محققین بوده است. امروزه تحلیل اجزاء محدود یک روش مهندسی بسیار قدرتمند، دقیق، پرکاربرد و متداول برای تحلیل عددی سازه ها، پدیده ها و فرآیندهای مختلف در همه حوزه های مهندسی می باشد . از این رو در تحقیق حاضر، شبیه سازی فرآیند اکستروژن آلیاژ az80 منیزیم با استفاده از نرم افزار deform نیز صورت گرفته است. بدین منظور منحنی های سیلان، بر اساس نتایج به دست آمده از آزمایش فشار برای آلیاژ مذکور به نرم افزار معرفی شده اند. ضرایب اصطکاک نیز با توجه به نتایج حاصل از آزمایش اصطکاک t-shape که در دمای بالا انجام شده است، در نظر گرفته شده است. همچنین با بهره گیری از یک روش تحلیلی قطاعی و نیز با استفاده از یک روش فرا ابتکاری، منحنی بهینه برای پروفیل قالب تعیین شده که موجب کاهش نیروی لازم برای انجام فرآیند اکستروژن گردیده است.

در بسیاری از تجهیزات و ماشین آلات مکانیکی، اعضای تحت پیچش یا خمش را به صورت لوله مورد استفاده قرار می دهند. چرا که ممان اینرسی مقاطع آن ها در مقایسه با میله های توپر بسیار بیشتر بوده و توانایی انتقال گشتاورهای پیچشی و خمشی بزرگ تری را دارند. از طرفی آلیاژ های منیزیم دارای چگالی بسیار پایینی بوده و با توجه به استحکام نسبتاً مناسب آن ها، تمایل روز افزونی به استفاده از این آلیاژ ها در ماشین ها و سازه های مختلف مکانیکی وجود دارد. روش اکستروژن نیز به نوبه خود یکی از روش های شکل دهی است که نیاز به ابزار سازی کمی داشته و موجب افزایش چشمگیر استحکام طولی محصول تولید شده می گردد. در خارج از کشور، تحقیقات خوبی در زمینه اکستروژن آلیاژ های منیزیم صورت گرفته ولیکن در داخل کشور، پژوهش قابل ملاحظه ای در این خصوص انجام نگردیده است. از آنجا که فرایند اکستروژن استحکام فلز اولیه را افزایش داده و از طرفی چگالی آلیاژ های منیزیم بسیار پایین تر از سایر فلزات سازه ای است، با اکستروژن این فلز می توان قطعات با نسبت استحکام به وزن بالا تولید نمود. با توجه به عدم وجود تحقیقات کافی در مورد اکستروژن آلیاژهای منیزیم در داخل کشور و همچنین معرفی پتانسیل ها، مزایا و لزوم تولید صنعتی این آلیاژها در داخل کشور، پژوهش حاضر در خصوص تولید لوله هایی از جنس آلیاژ az80 منیزیم به روش اکستروژن انجام گردیده است. در این پایان نامه فرایند اکستروژن در دمای بالا بر روی لوله های آلیاژ az80 منیزیم انجام شده است. به منظور بررسی اثر پارامترهای فرایند بر روی نمونه های اکسترود شده، فرایند اکستروژن در نسبت اکستروژن ، دما و سرعت های متفاوت انجام گردیده است. در فصل دوم مقدمه ای در زمینه انواع فرایند شکل دهی آورده شده است. در ادامه به توضیح کاملی در مورد فرایند اکستروژن، انواع مختلف این فرایند، تجهیزات مورد نیاز فرایند و عوامل مرتبط دیگر با این فرایند پرداخته شده است. در انتها نیز بر تحقیقات پیشین انجام شده در این زمینه مرور مختصری انجام گردیده است. در ابتدای فصل سوم به توضیحاتی در مورد انجام آزمایش های عملی این پایان نامه از جمله متغیر های آزمایش ها، چگونگی ساخت قالب و نمونه ها و نحوه انجام آزمایش ها پرداخته شده است. در ادامه منحنی های نیرو- جابجایی به دست آمده از آزمایش ها مورد بحث قرار گرفته است. به منظور مشاهده اثر فرایند و پارامترهای مورد بررسی آن بر روی خواص مکانیکی نمونه های اکسترود شده، آزمایش های ریزساختار، ریزسختی سنجی، آزمایش فشار حلقه و آزمایش کشش به منظور بررسی استحکام فشاری و استحکام کششی نمونه ها انجام شده است و اثر نسبت اکستروژن، دما و سرعت در تغییر هر یک از آن ها بررسی گردیده است. در فصل چهارم، آزمایش های انجام گرفته در این تحقیق با استفاده از نرم افزار deform3d، شبیه سازی شده و با آزمایش های تجربی مورد مقایسه قرار گرفته اند. خلاصه مطالعات انجام گرفته به همراه نتایج حاصل شده و پیشنهادهایی برای ادامه تحقیقات حاضر در فصل پنجم ارائه شده است.

یک ماده مرکب پوششی نوعی از ماده مرکب است که دو یا چند مااده در سطح تماسشان به هم متصل میشوند. مواد مرکب با چنین اتصالی، ترکیبی از خواص مختلف مواد را به همراه دارند. در این پژوهش، اکستروژن لوله ای دوفلزی mg/al انجام شده است. برای هسته از آلیاژ منیزیم az80 و برای پوسته از آلیاژ آلومینیم aa6063 اساتفاده شده است. فرآیند مذکور در دو دما و سه سرعت و چهار نسبت اکستروژن مختلف انجام و با انجام آزمایشهای سختی سنجی، متالوگرافی، پانچ برشی و فشار حلقه، اثر پارامترهای مختلف فرایند روی خواص محصول اکسترود شده بررسی شده است. آزمایشها با استفاده از نرم افزار abaqus شبیه سازی شده که با حصول اطمینان از صحت نتایج آ ن که از مقایسه با نتایج آزمایشگاهی به دست آمده میتوان برای شرایط مختلف دیگر نیز از نتایج شبیه سازی استفاده کرد. جهت اعتبار سنجی شبیه سازی نمودار نیرو جابجایی حاص از آن با آزمایش مقایسه شده و تصاویر نمونه اکسترود شده برای مقایسه آورده شده است. نتایج نشان میدهد که افزایش نسبت اکستروژن باعث افزایش سختی منیزیم و آلومینیم تا 82/8 و 79/9 ویکرز شده است. تأثیر دما روی سختی به وضوح مشاهده شد. ، به‏ طوریکه با افزایش دما از 250?c به c?300، از 5 تا %10 کاهش در سختی ماده گزارش شده است. بیشترین تأثیر روی اندازه دانه منیزیم با کاهش دما از c?300 به c?250 مشاهده شده ‏است. استحکام نهایی ماده نیز با افزایش نسبت اکستروژن و سرعت و نیز کاهش دما بهبود پیدا کرده است.

در این پژوهش روشی جدید در شکل دهی پلاستیک شدید، به نام اکستروژن انبساطی در کانال های مساوی زاویه دار (ex-ecae) معرفی شده است. در این روش با اضافه کردن یک فضای انبساط در محل تقاطع کانال های قالب روش اکستروژن در کانال های مساوی زاویه دار (ecae)، کرنش موثر بالایی به نمونه القا می شود. در روش اکستروژن انبساطی متناوب (cee) در ابتدای فرایند به منظور منبسط کردن نمونه در فضای انبساطی، از مکانیزمی خارجی برای تأمین فشارپشتی استفاده می شود در صورتی که در این روش نیازی به استفاده از سنبه ی دوم نیست و هندسه ی مناسب طراحی شده برای قالب، شرایط انبساط نمونه را مهیا می کند. همچنین عبورهای بعدی را می توان بدون خارج کردن نمونه از قالب انجام داد. فرایند ex-ecae به صورت عملی روی آلیاژهای سبک آلومینیم aa6063 و منیزیم az80 انجام و به منظور مطالعه ی بیشتر فرایند، شبیه سازی اجزای محدودی آن مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده بیش از چهار برابر شدن تنش تسلیم کششی، و افزایش قابل توجه سختی در سطح مقطع محصول پس از یک عبور نمونه ی آلومینیمی از قالب را نشان می دهد که نشان دهنده ی بازدهی بالای این فرایند در مقایسه با روش هایی مانند ecae است. در حالی که در پایان فرایند هندسه ی اولیه تقریباً بدون تغییر باقی ماند، همگنی قابل قبولی در میزان سختی محصول مشاهده شد. در عبورهای بیشتر، با کاهشی ناچیز در تنش تسلیم آلیاژ aa6063، ازدیاد طول افزایش قابل توجهی یافت اما سختی محصول تقریباً بدون تغییر باقی ماند. فرایند ex-ecae قادر به تولید بدون عیب محصول در دمای °c 180 و بدون فشارپشتی شده که از موفقیت های این روش در شکل دهی آلیاژ منیزیم az80 در دمایی پایین تر از °c 200 به حساب می آید. استحکام نهایی az80 پس از شکل دهی در این دما و سرعت mm/min 1، شش برابر نسبت به حالت پیش از فرایند افزایش یافت. همچنین ازدیاد طول و ریزسختی به ترتیب %37 و %70 بیشتر شدند.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

در این تحقیق تأثیر چهار پارامتر پروفیل قالب، نسبت اکستروژن، طول بیلت و شرایط اصطکاکی بر نیرو و جریان مواد در فرآیند اکستروژن غیرمستقیم کرنش صفحه ای با استفاده از روش های تحلیلی، عددی و تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. با روش تحلیلی تعادل نیروها (قاچی) پروفیل های خطی، نمایی و مرتبه دوم به صورت پارامتری به دست آمدند که هدف از انتخاب این سه پروفیل، نشان دادن تأثیر تقعر پروفیل ها بر نیرو و جریان مواد در فرآیند اکستروژن بود. سپس پارامترهای طراحی قالب برای حداقل سازی نیروی اکستروژن با الگوریتم ژنتیک بهینه گردیدند. در مرحله بعدی، قالب ها، نگهدارنده و نمونه ها ساخته شدند و با انجام آزمایش های مدل مجموعه ای از نتایج تجربی به دست آمد که در نهایت با نتایج حاصل از شبیه سازی همین فرآیندها و نتایج به دست آمده از روش تحلیلی تعادل نیروها مقایسه گردیدند. مشاهده شد که آزمایش ها از نظر مقدار نیروی شکل دهی در قالب های مختلف در حالت اصطکاک بالا تطابق خوبی با نتایج عددی و تحلیلی داشتند. برای بررسی توزیع کرنش در محصول از نتایج حاصل از شبیه سازی استفاده شده است و تغییرات کرنش موثرکه مشخصه ای از یکنواختی تغییرشکل خمیری و کیفیت محصول هستند تعیین شده است.

فرآیند اکستروژن و در کل، تمامی فرآیندهای شکل¬دهی فلز بدین علت که علاوه بر تولید محصولی با شکل دلخواه منجر به افزایش استحکام محصول نیز می¬گردند، توجه همزمان صنعتگران و محققان را به خود جلب نموده¬اند. یکی از مشخصه¬های مهم در فرآیندهای شکل¬دهی از جمله اکستروژن، مقدار نیروی لازم برای انجام فرآیند می¬باشد که با کمینه کردن آن از ظرفیت پرس مورد نیاز کاسته شده و عمر قالب افزایش می¬یابد. در این پایان نامه با سه روش عددی، تجربی و تحلیلی به بررسی پارامترهای مؤثر بر نیروی شکل¬دهی در فرآیند اکستروژن مستقیم کرنش صفحه¬ای پرداخته شده است. روش تعادل نیروها برای حل تحلیلی مسأله و نرم افزار deform 2d برای مطالعه عددی فرآیند به کار گرفته شده¬اند. پارامترهای مورد بررسی، نوع پروفیل قالب، نسبت اکستروژن و نوع روانکار بوده است. نوع پروفیل قالب، در سه سطح پروفیل نمایی، خطی و چند جمله¬ای مرتبه دو، نسبت اکستروژن در سه سطح er=2,2.5,3 و روانکاری با پودر سنباده، وازلین+تیتانیا و حالت خشک مورد بررسی قرار گرفته¬اند. هدف اصلی این تحقیق طراحی و معرفی پروفیل قالبی است که بتواند کمترین نیرو را برای ایجاد تغییر شکل مصرف کند. برای دستیابی به این هدف، با استفاده از روش تعادل نیروها و با به کار گیری بهینه سازی به روش الگوریتم ژنتیک، پروفیل¬های نمایی و مرتبه دوم در سه نسبت اکستروژن مختلف بهینه¬سازی شده¬اند. از روش طراحی آزمایش¬ها برای تحلیل نتایج به¬دست آمده از روش تجربی و روش عددی کمک گرفته شده و در این قسمت میزان اثر گذاری پارامترهای مختلف بر نیروی شکل¬دهی و سطوح بهینه هر پارامتر تعیین شده¬اند. در انتها نتایج حل تحلیلی، عددی و تجربی با یکدیگر مقایسه شده¬اند. نتایج به¬دست آمده با هر سه روش تحلیلی، عددی و تجربی نشان داد که پروفیل چند جمله¬ای مرتبه دوم در مقایسه با دو پروفیل دیگر، کمترین نیرو را برای ایجاد تغییر شکل مصرف می¬کند. با افزایش نسبت اکستروژن، مقدار نیروی مورد نیاز برای شکل¬دهی نیز افزایش می¬یابد. اما هر سه روش تحلیلی، عددی و تجربی ثابت کرده است که مقدار افزایش نیرو با افزایش نسبت اکستروژن کاهش می¬یابد. اگرچه روش¬های عددی و تحلیلی نشان می¬دهند که با افزایش مقدار ضریب اصطکاک مربوط به هر روانکار، نیروی مورد نیاز برای شکل-دهی نیز افزایش می¬یابد، اما در روش تجربی این روند برای روانکار وازلین+تیتانیا مشاهده نشده است. تحلیل آماری آزمایش¬های تجربی به روش تاگوچی نیز نشان داد که پارامتر نسبت اکستروژن، بیشترین تأثیر را نسبت به پارامترهای دیگر، بر نیروی مورد نیاز برای شکل¬دهی داشته است. مقایسه نتایج تجربی، عددی و تحلیلی نیز نشان داد که روش عددی در مقایسه با روش تحلیلی تطابق بهتری با نتایج آزمایش¬ها داشته است.