نشریه مهندسی مکانیک ایران

نشریه مهندسی مکانیک ایران

تحلیل کرانه بالایی فرآیند کشش لوله دو فلزی از میان قالب و مندرل با پروفیل ‌های منحنی

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان
1 کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران
2 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران
چکیده
در این مقاله‏‌، فرآیند کشش لوله‌ های دو فلزی با پروفیل های قالب و مندرل منحنی دلخواه به روش کرانه بالایی تحلیل و به روش اجزاء محدود شبیه سازی شده است. برای تحلیل، لوله دو فلزی به شش ناحیه مجزا شامل چهار ناحیه بدون تغییر شکل در ورود و خروج از قالب و دو ناحیه ای که دو فلز لوله در فضای بین قالب و مندرل قرار گرفته و تغییر شکل پلاستیک در آنها اتفاق می افتد، تقسیم شده است. برای هر کدام از ناحیه ها ، یک میدان سرعت عمومی در دستگاه مختصات کروی، قابل اعمال به هر شکل دلخواه قالب، ارائه شده است. بر اساس میدان سرعت پیشنهادی، میدان نرخ کرنش به دست آمده و پس از آن، توان های داخلی، برشی و اصطکاکی محاسبه شده اند. با مساوی قرار دادن توان خارجی لازم برای انجام فرآیند با مجموع توان های داخلی، برشی و اصطکاکی، نیروی کشش لازم محاسبه شده است. نتایج تحلیل کرانه بالایی با نتایج حاصل از شبیه سازی عددی فرآیند با روش اجزاء محدود که با نرم افزار آباکوس صورت پذیرفته، مقایسه شده ‌اند. تطابق مناسبی بین نتایج تحلیل و شبیه سازی عددی مشاهده شد. در پایان نیز اثر پارامترهای مختلف شامل درصد کاهش سطح مقطع، ضخامت لوله ‌ها و زاویه قالب بر نیروی کشش، زاویه بهینه قالب و استحکام برشی بین دو فلز بررسی ‌شده اند. 
کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Y. Wang, Y. Gao, Y. Li, Z. Wenyan, S. Liang and Z. Chao, "Review of Preparation and Application of Copper–steel Bimetal Composites," Emerging Materials Research, Vol. 8, No. 4, pp. 538–551, 2019, https://doi.org/10.1680/jemmr.17.00008.
 
[2] N. Cristescu, "A Theory of Tube Sinking," Mechanics Research Communications, Vol. 2, No. 5-6, pp. 233-238, 1975, https://doi.org/10.1016/0093-6413(75)90050-6.
 
[3] C.-T. Kwan, "A Generalized Velocity Field for Axisymmetric Tube Drawing through an Arbitrarily Curved Die with an Arbitrarily Curved Plug," Journal of Materials Processing Technology, Vol. 122, No. 2-3, pp. 213-219, 2002, https://doi.org/10.1016/S0924-0136(02)00013-4.
 
[4] H. Haghighat and G. Asgari, "A Generalized Spherical Velocity Field for Bi-metallic Tube Extrusion through Dies of any Shape," International Journal of Mechanical Sciences, Vol. 53, No. 4, pp. 248-253, 2011, https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2011.01.005.
 
[5] H. Haghighat and M. Mahdavi, "Analysis and FEM Simulation of Extrusion Process of Bimetal Tubes through Rotating Conical Dies," Transactions of Nonferrous Metals Society of China, Vol. 23, No. 11, pp. 3392-3399, 2013. https://doi.org/10.1016/S1003-6326(13)62879-4.
 
[6] D. Halaczek, "Analysis of Manufacturing Bimetallic Tubes by the Cold Drawing Process," Archives of Metallurgy and Materials, Vol. 61, No. 1, pp. 241-248, 2016, http://doi.10.1515/amm-2016-0045.
 
[7] F. Barandar, M. Elyasi, M. J. Mirnia, and R. Jamaati, "The Effect of Surface Shape on the Production of Aluminum-copper Two Layer Tubes using Forward Extrusion Process," Iranian Journal of Manufacturing Engineering, Vol. 6, No. 8, pp. 1-9, 2020, (in Persian), article_101933_083dba1e2b11fe40a42c83720f9045dd.pdf.
 
[8] A. Gholizadeh, M. Elyasi, M. Mirnia, and R. Jamaati, "Experimental Investigation of the Effect of Temperature on the Production of Bimetallic Workpiece Al-Cu using Forward Extrusion Method, " Modares Mechanical Engineering, Vol. 20, No. 9, pp. 2355-2362, 2020, https://doi.org/20.1001.1.10275940.1399.20.9.14.1.
 
[9] M. -J. Mirnia, A. Fallah, and M. Elyasi, "Experimental and Numerical Investigation of the Effect of Preform on Hot Forging of Bimetallic Components from Aluminum and Brass," Modares Mechanical Engineering, Vol. 23, No. 2, pp. 67-79, 2023, https://doi.org/10.52547/mme.23.2.67.
 
[10] Avitzur, B., “Metal Forming: Processes and Analysis” McGraw-Hill, New York, 1968, Metal forming : processes and analysis | CiNii Research.
 
[11] W. Gordon, C. Van Tyne, and Y. Moon, "Axisymmetric Extrusion through Adaptable Dies—Part 1: Flexible Velocity Fields and Power Terms," International Journal of Mechanical Sciences, Vol. 49, No. 1, pp. 86-95, 2007, https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2006.07.011.
 
[12] W. Gordon, C. Van Tyne, and Y. Moon, "Axisymmetric Extrusion through Adaptable Dies—Part 3: Minimum Pressure Streamlined Die Shapes," International Journal of Mechanical Sciences, Vol. 49, No. 1, pp. 104-115, 2007, https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2006.07.013.
 
[13] Y.-M. Hwang and T.-F. Hwang, "An Investigation into the Plastic Deformation Behavior within a Conical Die during Domposite Rod Extrusion," Journal of Materials Processing Technology, Vol. 121, No. 2-3, pp. 226-233, 2002, https://doi.org/10.1016/S0924-0136(01)01254-7.
 
[14] A. Khosravifard and R. Ebrahimi, "Investigation of Parameters Affecting Interface Strength in Al/Cu Clad Bimetal Rod Extrusion Process," Materials & Design, Vol. 31, No. 1, pp. 493-499, 2010, https://doi.org/10.1016/j.matdes.2009.06.026.

  • تاریخ دریافت 12 آذر 1403
  • تاریخ بازنگری 30 اردیبهشت 1404
  • تاریخ پذیرش 13 خرداد 1404