Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Mashayekhi,Mahmoud Farzin
محمد مشایخی (استاد مشاور) محمود فرزین (استاد راهنما)
 
STUDENT
MOHAMMAD AMIN AGHABABAEI JOSHEGHANI
محمدامین آقابابائی جوشقانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388
.Titanium alloys in comparison with other alloys are newer structural materials. Due to specific properties of these alloys they are increasingly used in today’s aeronautics. Titanium alloys are characterized by little formability and high levels of spring back at room temperature. That is why they are usually formed at elevated temperatures. Results of tensile tests conducted on titanium alloys show that these alloys have good formability at temperature above 900?C and their spring back reduce significantly. Superplastic materials are capable of undergoing long elongations prior to failure. Usually elongations more than 200% are expected in superplastic forming. Also there are some alloys which show elongations more than 1000%. Superplastic forming is characterized with low stresses and high level of uniform deformation. The most important advantage of this method is manufacturing of complicated geometries which cannot be formed by traditional methods. It is important to control the strain rate of the process in superplastic forming, because these materials show the best properties in a limited range of strain rate. Simulation and numerical analysis of hot deep drawing of Ti-6Al-4V alloy sheets are among the objectives of this thesis. Unlike other superplastic simulations, the grain size effects are considered in the constitutive equation of the material which causes material modeling behavior more accurate. Furthermore, the proposed constitutive equation describes and predicts excellently the observed flow response. Structural mechanisms like grain boundary sliding and dynamic grain growth, occurring during deformation, have been investigated and mechanical properties such as flow stress, strain hardening, and strain at rupture have been determined. Simulation of the process is carried out by ABAQUS software. A user subroutine VUMAT is used for implementing the constitutive equations. Nowadays these simulations have special importance because they reduce not only the time but also the cost of process. The content of the thesis is as follows: superplasticity and methods of superplastic forming are introduced first, and then Ti-6Al-4V alloy and affecting factors on its superplastic characteristics are investigated. Finally, using an appropriate constitutive equation, superplastic deep drawing of Ti-6Al-4V alloy sheet is simulated and the results of various blank sizes are compared. In order to optimize material consumption minimum required blank size was predicted. Simulation results such as thickness distributions at different strain rates and force-time curves were obtained. A tensile test is developed to validation of these simulations, and used to investigate the effects of grain-size, and strain rate on the standard specimen. Keywords: Simulation of Hot Deep Drawing, Ti-6Al-4V alloy, ABAQUS Finite Element Code, Superplastic, and Low Strain Rate.
آلیاژهای تیتانیوم در مقایسه با سایر مواد آلیاژی از قبیل فولادها و آلیاژهای آلومینیوم، مواد سازه ای جدیدتری هستند که به دلیل وجود ویژگی های منحصربه‌فرد، کاربرد این مواد در صنایع مختلف، بخصوص صنایع هوافضا بطور گسترده ای روزبه روز در حال افزایش است. از آن‌جائی که قابلیت فرم دهی آلیاژهای تیتانیوم در دمای محیط بسیار پایین بوده و برگشت فنری آن به شدت زیاد است، بنابراین برای فرم دهی این آلیاژها باید از فرم دهی گرم استفاده کرد. نتایج آزمایش های کشش انجام شده بر روی آلیاژ Ti-6Al-4V در دماهای بالا نشان می دهد که این آلیاژ در دماهای بیش از C ? 900 )در محدوده ی استحاله فازی این ماده(دارای فرم پذیری خوبی است و برگشت فنری این آلیاژ نیز بهبود مناسبی می یابد. سوپرپلاستیک ها، دسته ی خاصی از جامدهای پلی کریستالی هستند که قابلیت دستیابی به افزایش طول یکنواخت و بسیار زیاد ( قبل از شکست نهایی) را دارا می باشند. این ازدیاد طول در بسیاری از سوپرپلاستیک ها معمولاً بالغ بر 200% و در مواردی بیش از 1000% اندازه گیری شده است. تنش تسلیم کم (البته در مقایسه با تنش ایجاد شده در سایر مواد دارای رفتار پلاستیک)و حساسیت بسیار زیاد مقدار تنش به نرخ کرنش، اصلی ترین ویژگی‌های تغییرشکل این نوع مواد می باشد. دانه بندی ریز و هم محور، انتخاب دمای فرم دهی مناسب (به گونه ای که حداقل بزرگ‌تر از نصف دمای ذوب ماده باشد)و کنترل دقیق اعمال نرخ کرنش، از حیاتی ترین و ضروری ترین ملزومات برای فرم دهی سوپرپلاستیک ها محسوب می‌شوند. مقدار بهینه نرخ کرنش بسته به نوع ماده، تغییر می کند، اما به طور کلی این مقدار کم و در حدودs -1 1.0E-2 تا 1.0E-5 s -1 می باشد. کشش عمیق به روش گرم، یکی از روش هایی است که می توان به کمک آن و با استفاده از خواص مواد سوپرپلاستیک به تولید محصولات مختلفی دست یافت که از طریق بسیاری از روش های دیگر قابل تولید نیست. معمولاً دما در این روش بالاست و به همین سبب روش گرم نامیده می شود. امروزه به کمک نرم افزارهای شبیه سازی، علاوه بر زمان، از طریق کاهش دورریز و ضایعات در هزینه نیز صرفه جویی چشمگیری می شود. از اهداف این پایان نامه شبیه سازی فرایند فرم دهی کشش عمیق به روش گرم ورق آلیاژی Ti-6Al-4V و بررسی عوامل تأثیرگذار بر نحوه ی انجام فرایند می باشد. در این پژوهش، ابتدا مقدمه ای از روش انجام فرایند، معرفی ماده، بررسی معادلات حاکم پیشنهادی و در نهایت انتخاب معادله متشکله مناسب منطبق با شرایط فرم دهی انجام می پذیرد و سپس به انجام شبیه‌سازی فرایند کشش عمیق گرم ورق Ti-6Al-4V و ایجاد یک قطعه‌ای فنجانی شکل پرداخته شده است و در پایان نتایج حاصل از شبیه‌سازی با نتایج تجربی سایر محققین بررسی می شوند. واژه‌های کلیدی: شبیه سازی فرایند کشش عمیق گرم- آلیاژ Ti-6Al-4V – سوپرپلاستیک- المان محدود- نرخ کرنش کم

ارتقاء امنیت وب با وف بومی