Skip to main content
SUPERVISOR
Mahmoud Farzin,Nili ahmadabadi Mehdi
محمود فرزین (استاد راهنما) مهدی نیلی احمدآبادی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Saeed Ghavipanje Fard Shirazi
سعید قوی پنجه فردشیرازی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Design and Manufacture of Hot Reverse Extrusion Die for Copper Part
In this dissertation, reverse hot extrusion process of copper metal is investigated and then a test sample is designed and manufactured. First, using geometry of the required samples, the billet size was estimated, and then using simulation software, the billet and die are designed and analyzed. To design the die, the reverse extrusion design guidelines mentioned in die design handbooks are used, and heat losses can be predicted by estimating heat transfer coefficients between ambient air and the work piece, work piece and the die. Also estimation of friction coefficient for this process and friction modeling method was another challenge of this project. In the modeling of the process, selection of element type and solution method was studied, and finally Lagrangian solution was used. In the simulation, effect of design parameters such as increasing extrusion ratio, die angle, eccentricity of punch and die, initial temperature and radius of the punch edge are discussed. From the simulation results estimated punch forces required to perform the operation are obtained for all affecting parameters. All simulations are performed by the DEFROM software and considering all required steps such as geometry, definition of boundary conditions, selection solution type and discretization of the model and other items. Simulation results show that with increasing the extrusion ratio, the required force and stress levels in the die which is one of the most important parameters, increase. As the part temperature, radius of the punch edge and the angle of the die opening increases, the force required for the extrusion operation decreases. For validation, the results of a similar study with the current study were compared, in which a similar sample by reverse extrusion was analyzed in DEFORM software. One of the important factors in performing this process is to predict the die life, which has a great impact on determining the cost of the product. Therefore, an attempt has been made to provide an approximate method for predicting product life. To estimate the die life, a similar hot backward extrusion process was used, in which the die life was experimentally known. y simulating of that process, the stresses in the die was calculated. Then by comparing the stress levels in two processes, die life could be estimated. After a general evaluation of the parameters, the required die was simulated and all stresses on all die components including die, punch and other components were calculated. Then, after these calculations, the die was made for practical testing. The work piece and die needed preheating for practical testing, for which the billet was preheated by an induction furnace and the die was preheated by a flame torch. One of the most important factors in extrusion is the type of lubricant. In this project, using experience and research, molybdenum lubricant, graphite and oil have been used to improve the product surface and operations with less force. After the forming operation, hardness and product surface quality tests were performed on the samples. Keywords: Die design, Hot Extrusion, Copper Extrusion
در این پایان‌نامه به بررسی فرآیند اکستروژن داغ معکوس فلز مس و سپس به طراحی و ساخت یک نمونه‌ی آزمایش پرداخته شده است. در ابتدا، با استفاده از شکل و فرم نمونه‌ی مورد نظر، ابعاد و اندازه‌ی بیلت تخمین زده شد و سپس با استفاده از نرم‌افزار شبیه‌سازی، بیلت و قالب طراحی و آنالیز گردید. برای طراحی قالب از فرمول‌های طراحی قالب اکستروژن معکوس که در کتاب‌های طراحی قالب ‌آمده،‌ استفاده شده و اتلاف حرارت به وسیله‌ی تخمین ضریب انتقال حرارت هدایتی بین هوای اطراف و قطعه کار، قطعه کار و قالب محاسبه شده است. همچنین تخمین ضریب اصطکاک برای این فرآیند و روش مدل‌سازی اصطکاک از دیگر چالش‌های این پروژه بود. در ادامه‌ی مدل سازی بحث انتخاب نوع المان و روش حل مورد مطالعه قرار گرفته، که در این پروژه از حل لاگرانژی استفاده گردید. در شبیه‌سازی به تأثیر پارامتر‌های طراحی از جمله افزایش نسبت اکستروژن، زاویه قالب، عدم هم محور بودن سنبه با ماتریس، دما و شعاع لبه‌ی سنبه پرداخته شده است. نتایج بدست آمده از شبیه‌‌سازی، نیروهای وارد شده بر سنبه را با تغییر پارامترهای مؤثر تخمین می‌زند. تمام فرآیندهای شبیه سازی در نرم افزار DEFROM و با در نظر گرفتن مراحلی از قبیل هندسه، تعیین شرایط مرزی، انتخاب نوع حل و المان بندی و موارد دیگر انجام شده است. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که با افزایش نسبت اکستروژن، نیروی مورد نیاز و تنش در قالب است که یکی از مهم‌ترین پارامتر‌ها است، افزایش پیدا می‌کند. با افزایش دما و شعاع لبه‌ی سنبه و زاویه‌ی دهانه قالب، نیروی مورد نیاز برای عملیات اکستروژن کاهش می‌یابد. سپس برای صحت سنجی، از نتایج یک تحقیق مشابه با تحقیق پیش رو، که در آن یک نمونه‌ی مشابه اکستروژن معکوس در نرم‌افزار DEFORM تحلیل شده بود، استفاده گردید. یکی از عوامل مهم در اجرای این فرآیند پیش بینی عمر قالب است که در تعیین قیمت تمام شده محصول تأثیر زیادی دارد. بنابراین سعی شده تا روشی برای پیش بینی عمر محصول به صورت تقریبی ارائه گردد. برای تخمین عمر قالب از یک قالب مشابه استفاده شد، بدین صورت که با دانستن عمر قالب مشابه و شبیه‌سازی آن در نرم‌افزار، تنش قالب مذکور محاسبه گردید، سپس تنش قالب طراحی شده در نرم‌افزار محاسبه گردید و با مقایسه‌ی این دو تنش، با تقریب نسبتاً خوبی، عمر قالب محاسبه گردید. پس از ارزیابی کلی پارامتر‌ها، مدل به صورت دقیق شبیه سازی شده و تمامی تنش‌های وارد بر تمامی اجزا قالب از جمله ماتریس، سنبه و دیگر اجزا محاسبه شده است. در ادامه پس از محاسبات انجام شده، نمونه برای آزمایش عملی ساخته شد. قطعه کار و قالب برای آزمایش عملی نیاز به عملیات پیش گرم دارد که برای این موضوع از کوره القایی برای پیش گرم کردن بیلت و از شعله برای پیش گرم کردن قالب استفاده گردید. یکی از مسائل بسیار مهم در امر اکستروژن نوع روانکار است . در این پروژه با استفاده از تجربه و تحقیق از روانکار مولیبدن ، گرافیت ، روغن گیاهی استفاده شده است که سطح محصول بهتر و عملیات با نیروی کمتری انجام شود. پس از عملیات، بر روی نمونه، تست سختی سنجی و کیفیت سطح محصول انجام شد. کلمات کلیدی : طراحی قالب، اکستروژن داغ، اکستروژن مس.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی