مجله مهندسی مکانیک

مجله مهندسی مکانیک

شبیه سازی و بهینه سازی تاثیر زاویه و شعاع قالب بر فرآیند اکستروژن مستقیم آلیاژ آلومینیوم 6061

نوع مقاله : علمی پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران
2 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران
3 کاندیدای دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران
4 استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران
چکیده
از مشکلات اساسی فرآیند اکستروژن می توان به توزیع غیریکنواخت حرارت، افزایش نامطلوب میزان حداکثر فشار میان شمش و قالب و تغییر شکل ناهمگون شمش اشاره نمود. با انتخاب درست پارامترهای هندسی فرآیند می توان این مشکلات را تا حد قابل قبولی کاهش داد. در این پژوهش ابتدا یک مدل المان محدود برای تحلیل فرآیند اکستروژن مستقیم ایجاد شد و سپس با توجه به نتایج تجربی سایر محققین نتایج این شبیه ‌سازی مورد صحت سنجی قرار گرفت. بر مبنای همین مدل و از آنجایی‌که حداکثر تنش ایجاد شده در شمش، تأثیر مهمی در خواص فیزیکی و رشد ترک ‌های سطحی در پروفیل نهایی حاصل از این فرآیند دارد، حداقل تنش بیشینه در شمش آلومینیوم مبنای بهینه‌ سازی هندسه قالب قرار گرفت و به کمک پارامترهای بهینه، شرایطی ایجاد گردید تا نیروی مورد نیاز فرآیند اکستروژن به حداقل مقدار خود برسد. علاوه براین پارامترهای هندسی و مکانیکی فرآیند به کمک نرم ‌افزارهای شبیه ‌ساز و بهینه ‌ساز کتیا، آباکوس و مودفرانتییر مورد بررسی قرار گرفت و سپس بهینه ‌ترین حالت حاصل گردید. نتایج حاصل از بهینه ­سازی نشان داد زاویه 45 درجه و شعاع 12 میلی ­متر به ترتیب بهینه ‌ترین مقدار برای زاویه قالب و شعاع قالب است.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] R. R. Yadav, Y. Dewang, J. Raghuwanshi, and V. Sharma, "Finite element analysis of extrusion process using aluminum alloy," Materials Today: Proceedings, vol. 24, pp. 500-509, 2020, doi: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.04.302.
 
[2] S. Kalpakjian and S. R. Schmid, "Manufacturing Engineering," Technology; Prentice Hall: London, UK, ISBN-13:978-0-13-522860-9, pp. 568-571, 2009.
 
[3] M. Nouri, H. Mohammadian Semnani, and E. Emadoddin, "Computational and experimental studies on the effect back pressure on twist extrusion process," Metals and Materials International, vol. 27, pp. 2910-2918, 2021, doi: https://doi.org/10.1007/s12540-020-00668-y.
 
[4] M. Kowalik, P. Paszta, T. Trzepieciński, and L. Kukiełka, "Non-Symmetrical Direct Extrusion—Analytical Modelling, Numerical Simulation and Experiment," Materials, vol. 14, no. 24, p. 7856, 2021, doi: https://doi.org/10.3390/ma14247856.
 
[5] J. J. Shukur and A. S. Jaber, "Experimental and finite element analysis study of die geometrical affect the forming load during extrusion process," in IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2020, vol. 881, no. 1: IOP Publishing, p. 012045, doi: https://doi.org/10.1088/1757-899X/881/1/012045.
 
[6] Z. Liu, L. Li, G. Wang, and J. Yi, "Analysis and improvement of material flow during extrusion process using spreading pocket die for large-size, flat-wide, and multi-ribs profile," The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol. 107, pp. 1115-1129, 2020, doi: https://doi.org/10.1007/s00170-020-04971-1.
 
[7] K. P. V. Namburi, A. F. Kothasiri, and V. S. M. Yerubandi, "Modeling and simulation of Aluminum 1100 alloy in an extrusion process," Materials Today: Proceedings, vol. 23, pp. 518-522, 2020, doi: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.05.398.
 
[8] K. Sheng, L. Lu, Y. Xiang, M. Ma, and Z. Wu, "Crack behavior in Mg/Al alloy thin sheet during hot compound extrusion," Journal of Magnesium and Alloys, vol. 7, no. 4, pp. 717-724, 2019, doi: https://doi.org/10.1016/j.jma.2019.09.006.
 
[9] A. Syaifudin, E. M. Nurfadillah, A. R. Farid, and A. Windharto, "Strength consideration on car body of light rail transit making from aluminum extrusion," in IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2021, vol. 1034, no. 1: IOP Publishing, p. 012025, doi: https://doi.org/10.1088/1757-899X/1034/1/012025.
 
[10]         N. K. Chandla, S. Kant, and M. Goud, "Mechanical, tribological and microstructural characterization of stir cast Al-6061 metal/matrix composites—a comprehensive review," Sādhanā, vol. 46, pp. 1-38, 2021, doi: https://doi.org/10.1007/s12046-021-01567-7.
 
[11]         T. Hong, F. Ding, F. Chen, H. Zhang, Q. Zeng, and J. Wang, "Study on the Fracture Behaviour of 6061 Aluminum Alloy Extruded Tube during Different Stress Conditions," Crystals, vol. 13, no. 3, p. 489, 2023, doi: https://doi.org/10.3390/cryst13030489.
دوره 33، شماره 2 - شماره پیاپی 155
خرداد و تیر 1403
صفحه 3-15

  • تاریخ دریافت 19 مهر 1402
  • تاریخ بازنگری 19 آذر 1402
  • تاریخ پذیرش 26 اسفند 1402