حل عددی فرایند فورج شعاعی چندپاسة سوپرآلیاژ اینکونل 718 و مقایسة آن با نتایج تجربی

نوع مقاله : علمی ترویجی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد نجف‌آباد

2 استادیار دانشکدة مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد نجف‌آباد

چکیده

فرایند فورج شعاعی از جمله فرایندهای فورج قالب‌باز است که برای افزایش استحکام و کاهش عیوب داخلی استفاده می‌شود. از این فرایند جهت کاهش قطر محور‌ها، محورهای پله‌دار و ساخت لوله‌هایی با پروفیل داخلی استفاده می‌گردد. هدف از این مقاله، شبیه‌سازی یک مدل ترمومکانیکی به‌صورت یک آنالیز کوپل دینامیک - حرارت جهت پیش‌بینی نیروی لازم انجام فرایند فورج اینکونل 718[i]، تأثیر دمای اولیه بر نیروی مورد نیاز فورج، بررسی تغییرات دما در طول کل فرایند و به‌دست آوردن توزیع کرنش ذخیره‌شده در پاس‌های مختلف می‌باشد. دراین مقاله به‌دلیل شکل‌دهی داغ، آلیاژ اینکونل 718 به‌صورت یک مادة الاستو - ویسکوپلاستیک مدلسازی شده است. همچنین جهت تعیین تماس‌ها از یک ترکیب اصطکاک کولمب و تنش برشی محدودشونده استفاده شده است. در نهایت نتایج به‌دست آمده با نتایج آزمون تجربی مقایسه شده که تطابق خوبی میان نتایج شبیه‌سازی المان محدود با نتایج عملی دیده شده است. نتایج نشان می‌دهد که مقادیر کرنش اعمالی به سطح قطعه‌کار در فرایند فورج شعاعی به‌مراتب بیشتر از کرنشی است که به مرکز قطعه‌کار اعمال شده است. همچنین با افزایش دمای اولیة قطعه‌کار و افزایش تعداد مراحل فورج، نیروی لازم جهت انجام فرایند کاهش می‌یابد.



[i]. Inconel 718

کلیدواژه‌ها


[1] G. D. Lahoti, and T. Altan, “Analysis and optimization of the radial forging process for gun barrels”, U.S. Army Report, p. 12, September 1974.
[2] S. Khayatzadeh, M. Poursina, H. Golestanian, “A Simulation of Hollow and Solid Products in Multi-Pass Hot Radial Forging Using 3D – FEM Method”, Springer/ESAFORM, pp. 371-374, 2008.
[3] Ghaei A, Movahhedy M. R, and Karimi Taheri A, “Study of the effects of die geometry on deformation in the radial forging process”, Journal of Materials Processing Technology, pp. 156-163, 2005.
[4] Laurence A., Jackman M. S., Ramesh and Robin Forbes Jones “Development of a Finite Element Model for Radial Forging of Super alloys”, the minerals, Metals & Materials Society, pp.103-113, 1992.
[5] Foode P., Poursina M., Fadaei Tehrani A. “A parametric study on a hot radial forging force”.
[6] Sanjari M., Karimi Taheri A., Ghaei A., “Prediction of neutral plane and effects of the process parameters in radial forging using an upper bound solution”, Journal of Materials Processing Technology 186, pp. 147-153, 2007.
[7] G. D. Lahoti, T. Altan, “Analysis of the radial forging process for manufacturing of rods and tubes”, ASME J. Eng. Ind., 98, PP. 265–271, 1976.
[8] Joseph P., Domblesky., Rajiv Shivpuri. “Development and validation of a finite element model for multiple-pass radial forging”, Journal of Material Processing Technology 55, P. 433, 1995.
[9] Thomas.A., Wahabi M. EI., Cabrera J. M., Prado J. M, “High temperature deformation of INCONEL 718”, Journal of Material processing technology 177, p.47, (2006.
[10] Special Metals, www.specialmetals.com (accessed Aug 30, 2013)
[11] Department of Defense, Handbook Metallic Materials and Elements for Aerospace Vehicle Structure, January 2003
[12] Harrer O., Wallner S., Wieser V., Sommitsch C., “Radial forging of a nickel base alloy at different temperatures”, steel grips 4, NO. 5, PP. 340-344, 2006.