Skip to main content
SUPERVISOR
Mehran Moradi,Peiman Mosaddegh
مهران مرادی غریبوند (استاد راهنما) پیمان مصدق (استاد مشاور)
 
STUDENT
Gholamhosain Abootalebian
غلامحسین ابوطالبیان

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

Experimental Investigation and Simulation of Forging Process for 6061 Al Alloy in Semi-Solid State
In this thesis, forging process of AL6061 in the semi-solid state has been experimentally investigated with solid volume fractions of 0.6, 0.7, 0.8 and 0.9 and various ram speeds 2, 5 and 7 mm/min. The commercial DEFORM-3D finite element software is used to model the forging process of a cylindrical rod. This software is totally used at different deformation methods such as forging, rolling. In these simulations, material model in macroscopic scenario (at high solid volume fraction) is considered as viscoplastic when its liquid volume fraction ignored. The Sellars and Tegart constitutive model is used to determine material behavior in this software. It is assumed that workpiece is able to deform plastically but molds are rigid. In addition to, friction coefficient between specimen and dies is fixed and based on Coulomb’s model. In the thesis, the linear relationship between temperature and solid volume fraction is considered and that is the case in this study. Because of the axisymmetry geometry of experiment, only one-fourth of the specimen is simulated. For the experimental tests, STM-150 compressing and pulling machine is used. In order to run simple compression test, 6061 Al alloy samples with 10 mm in diameter and 18 mm in height are prepared using turning machine. The sample preparation was based on ASTM-STP 608 standard. The samples have been put into machine furnace and heated for 10 min to reach target temperature. There are several thermocouples inside the furnace to control the temperature gradient inside the chamber and a thermocouple to measure specimen temperature. The upper mold compressed the specimen for 10mm. To compare simulation and experimental results, force-stroke curves are obtained in both processes and the whole solid volume fractions and various ram speeds that are maintained. The results show that there are good agreements between simulation and experimental curves at ram speeds of 2, 5 and 7mm/min and solid volume fractions of 0.6, 0.7, 0.8 and 0.9. They also show that the deformation trend in semi-solid state is totally depends upon strain rate. It can't be used higher ram speeds in experimental process, because the material doesn't have enough time to deform and it collapses. Furthermore, the semi-solid forging is compared with solid and hot forging simulation. By analyzing of results it can be claimed that deformation trend in semi-solid state is totally different with solid and hot forming process. In the next section, a specimen with difficult shape is simulated in semi-solid state and compared with solid forging. This comparison shows that forging in semi-solid state is more useful for complicated forming. Keywords Semi-solid state, AL6061 alloy, force-stroke curves, viscoplastic, forging ?
در این پایان نامه شکل دهی فرآیند فورج آلیاژ آلومینیوم 6061 در حالت نیمه جامد و برای درصدهای جامد 6/0، 7/0، 8/0 و 9/0 و سرعت های مختلف سنبه mm/min2، 5 و 7 بررسی می گردد. ابتدا آزمایش فشار ساده در حالت نیمه جامد بر روی نمونه های استوانه ای در درصدهای جامد و سرعت های ذکر شده انجام گرفته و نمودارهای نیرو- جابه جایی آنها بدست می آیند. سپس با استفاده از نرم افزار المان محدود نمونه های آزمایش شده شبیه سازی می شوند و نمودارهای نیرو- جابه جایی آنها بدست می آیند. رفتار ماده در این حالت از دیدگاه ماکروسکوپیک شبیه به ماده ویسکوپلاستیک مدل گردیده و می توان از سیلان بخش مذاب آن صرف نظرکرد. برای بیان رفتار ماده در بخش شبیه سازی، از رابطه سلارز- تگارت استفاده گردیده است. در این پایان نامه نشان می دهیم که رابطه مذکور برای شکل دهی در حالت نیمه جامد نیز همانند شکل دهی حالت داغ اعتبار دارد. در ادامه نمودارهای منتج شده از آزمایش عملی با نمودارهای متناظر بدست آمده از شبیه سازی مقایسه و نتیجه گیری می شود. با بررسی نتایج می توان گفت، روند شکل دهی در حالت نیمه جامد بسیار وابسته به نرخ کرنش می باشد. در مرحله بعد، شبیه سازی شکل دهی فورج داغ نمونه مورد نظر در دمایی، که تقریباً 100 درجه سلسیوس کمتر از حد جامد آلیاژ می باشد، و همچنین شبیه سازی شکل دهی فورج در دمای اتاق انجام می شود. سپس نمودارهای نیرو- جابه جایی آنها نیز بدست آمده و با حالت نیمه جامد مقایسه می گردند. با مقایسه این نمودارها می توان نتیجه گرفت که شکل دهی در حالت نیمه جامد بسیار متفاوت از شکل دهی در حالت جامد و حالت داغ است. کلمات کلیدی: حالت نیمه جامد، آلیاژ Al6061، نمودار نیرو- جابه جایی، ویسکوپلاستیک

ارتقاء امنیت وب با وف بومی