فرایند شکل دهی اکستروژن معکوس در حالت نیمه جامد فلزات (backward thixoextrusion) یک تکنولوژی جدید در تولید قطعات جدار ضخیم و نازک می باشد. این فرایند همچنین برای مشخص نمودن خصوصیات ریولوژیکی و رفتار سیلانی خمیرهای نیمه جامد کاربرد دارد. در کلیه فرایندهای شکل دهی نیمه جامد میکروساختار غیر دندریتی ذرات جامد معلق در زمینه مایع و تداخل این ذرات درحین شکل دهی منجر به رفتار تیگزوتروپی در فاز نیمه جامد شده و در حین اعمال تنش خمیر نیمه جامد با ویسکوزیته نزدیک به سیال نیوتنی، سیلان لایه ای از خود نشان خواهد داد. تا به حال روشهای مختلفی برای کروی کردن ساختار دندریتی بیلت اولیه ارایه شده است که در این تحقیق از بین روشهای موجود، روش ریخته گری توسط سطح شیبدار اتخاذ گردیده است. رفتار سیلانی و خصوصیات ریولوژیکی خمیرهای نیمه جامد نیاز به بررسی بیشتری داشته و مدلسازی و شبیه سازی کامپیوتری فرایند تیگزواکستروژن معکوس بعنوان یکی از روشهای کلیدی در این امر، ضروری به نظر می رسد. در حالت نیمه جامد، بیلت با فاز جامد غیر دندریتی یک رفتار تیگزوتروپیک داشته و ویسکوزیته وابسته به سیکل حرارت دهی مجدد، روش تولید بیلت اولیه ،نرخ برش و زمان و ... می باشد. در این پروژه آزمایشات اکستروژن معکوس در شرایط شبیه حالت تیگزوفرمینگ صنعتی انجام شده است، تا امکان بررسی رفتار سیلانی، مقاومت در برابر سیلان به ازای دماهای نیمه جامد متفاوت و میکروساختار قطعات تولید شده در این روش فراهم گردد. در حالت آزمایشات گذرای سریع مانند فشار و یا اکستروژن معکوس که در آن کرنش به اندازه کافی بزرگ می باشد و امکان شکستگی ساختار مواد بیشتر است، نیاز به یک مدل ترکیبی از رفتار تیگزوتروپی و ویسکوالاستیسیته، امری بدیهی است. با استخراج نمودار تنش-کرنش از مدل مربوطه به ازای 5 دمای متفاوت که مرتبط با کسرهای جامد متوسط می باشد، فرایند از طریق نرم افزار المان محدود abaqus شبیه سازی شد و رفتار سیلانی آلیاژ a356 با نیروهای اندازه گیری شده در حالت تجربی مقایسه گردیده است. جهت انجام آزمایشات عملی تیگزواکستروژن بر روی آلیاژ a356 آلومینیوم، از پرس هیدرولیک سرعت بالا که می تواند سرعتهای صفر تا 1m/s را فراهم نماید، به همراه سنسور اندازه گیری سرعت، سطح شیبدار برای تولید بیلت اولیه غیر دندریتی، کوره حرارت دهی مجدد بیلت ها دور قالب، قالب اکستروژن معکوس قطعه کار و نیز از سیستم اندازه گیری نیرو با قابلیت ثبت 1000 نمونه در ثانیه را برای اندازه گیری سیگنالهای نیرو در حین فرایند استفاده گردید. آزمایشات برای 4 نسبت اکستروژن 78/2، 60/3، 26/5 و 29/2 در پنج دمای 591 c, 591 c, 584 c, 580 c, 576 c و 595c انجام شد. نمونه های بدست آمده از وسط مقطع زده شده و متالوگرافی و آنالیز تصویری شدند. مقایسه نتایج عملی و شبیه سازی نشان می دهد که مدل ارایه شده می تواند با تقریب خوبی برای بیان رفتار سیلان ماده در فاز خمیری به کار رود. نتایج شبیه سازی و تجربی این واقعیت را اثبات کرده و مشخصات ریولوژیکی محاسبه شده از نمودارهای نیرو-جابجایی تصدیق کننده این موضوع می باشد.

با توجه به افزایش علاقه به شکل دهی فلزات به روش تیگزوفورجینگ در چند سال اخیر، نیاز به مدلسازی این فرایند و شبیه سازی آن توسط کامپیوتر کاملا مشهود است. در این تحقیق برای مدلسازی سیلان ماده، از یک مدل با پارامتر ساختاری استفاده شده است. پارامتر ساختار مذکور مربوط به حالت ماده در یک زمان معین می باشد که مقدار آن می تواند ما بین 1 و صفر تغییر کند.

تیگزو فرمینگ شکل دهی مواد فلزی در دمای بین سولیدوس و لیکیدوس است. تولید قطعات فلزی به روش تیکزوکستینگ و در ادامه تیکزو فورجینگ روشی جدید است. در حال حاضر از تیکزو کستینگ جهت تولید قطعات با ابعاد متوسط و تعداد زیاد استفاده می شود و نتایج بسیار خوبی مرتبط با رفتار مکانیکی و کیفیت قطعات تولید شده ارائه شده است. در این تحقیق ابتدا ساختار بیلت اولیه آلومینیومی توسط فرایند سطح شیبدار و در زوایای مختلف شکسته شده، سپس این نمونه ها توسط فرایند تیگزواکستروژن در دماها، سرعت و زمان های نگهداری مختلف شکل داده شده اند. از نمونه های بدست آمده آزمونهای کشش و سختی سنجی بعمل آمده و خواص مکانیکی نمونه ها با خواص مکانیکی قطعات ریخته گری مقایسه شده است. در نهایت دما و سرعت بحرانی که از آن نقطه به بعد خواص مکانیکی بهبود یافته است تعیین شده. در فرایند شکل دهی نیمه جامد فلزات، دما، سرعت شکل دهی، زمان نگهداری و زاویه سطح شیبدار از عوامل اساسی می باشند که تغییر جزئی در هر یک از این عوامل باعث تغییر در خواص مکانیکی قطعات تولیدی می شود. در این پژوهش بیلت های اولیه از آلیاژ آلومینیوم a356 توسط فرآیند سطح شیبدار آماده سازی و ریخته گری شده اند. این بیلت ها مجددا در یک کوره تا دمای نیمه جامد حرارت داده شده و توسط پرس هیدرولیک، در قالب مخصوص اکسترود شده اند. جهت بررسی تأثیر هر یک از عوامل بیان شده تستهای تیگزواکستروژن در چندین دمای مختلف با سرعتهای رم پرس، زمان نگهداری و زاویه سطح شیبدار متفاوت شکل داده شده و جهت ثابت نگه داشتن دما در طول فرایند شکل دهی، قالب و نمونه اکستروژن در داخل کوره قرار گرفته و شکل دهی در داخل کوره صورت پذیرفته است. در نهایت از نمونه های بدست آمده آزمونهای کشش و سختی سنجی بعمل آمده و خواص مکانیکی قطعات تولیدی مشخص شده اند. تحلیل نتایج آزمونهای انجام شده نشان می دهد که با افزایش دمای نگهداری استحکام کاهش یافته و در حدود سرعت رم پرس هیدرولیکی 2/0 متر بر ثانیه استحکام بهبود یافته است.