مطالعه تحلیلی، عددی و آزمایشگاهی فرآیند اکستروژن مستقیم کرنش صفحه ای

فرآیند اکستروژن و در کل، تمامی فرآیندهای شکل¬دهی فلز بدین علت که علاوه بر تولید محصولی با شکل دلخواه منجر به افزایش استحکام محصول نیز می¬گردند، توجه همزمان صنعتگران و محققان را به خود جلب نموده¬اند. یکی از مشخصه¬های مهم در فرآیندهای شکل¬دهی از جمله اکستروژن، مقدار نیروی لازم برای انجام فرآیند می¬باشد که با کمینه کردن آن از ظرفیت پرس مورد نیاز کاسته شده و عمر قالب افزایش می¬یابد. در این پایان نامه با سه روش عددی، تجربی و تحلیلی به بررسی پارامترهای مؤثر بر نیروی شکل¬دهی در فرآیند اکستروژن مستقیم کرنش صفحه¬ای پرداخته شده است. روش تعادل نیروها برای حل تحلیلی مسأله و نرم افزار deform 2d برای مطالعه عددی فرآیند به کار گرفته شده¬اند. پارامترهای مورد بررسی، نوع پروفیل قالب، نسبت اکستروژن و نوع روانکار بوده است. نوع پروفیل قالب، در سه سطح پروفیل نمایی، خطی و چند جمله¬ای مرتبه دو، نسبت اکستروژن در سه سطح er=2,2.5,3 و روانکاری با پودر سنباده، وازلین+تیتانیا و حالت خشک مورد بررسی قرار گرفته¬اند. هدف اصلی این تحقیق طراحی و معرفی پروفیل قالبی است که بتواند کمترین نیرو را برای ایجاد تغییر شکل مصرف کند. برای دستیابی به این هدف، با استفاده از روش تعادل نیروها و با به کار گیری بهینه سازی به روش الگوریتم ژنتیک، پروفیل¬های نمایی و مرتبه دوم در سه نسبت اکستروژن مختلف بهینه¬سازی شده¬اند. از روش طراحی آزمایش¬ها برای تحلیل نتایج به¬دست آمده از روش تجربی و روش عددی کمک گرفته شده و در این قسمت میزان اثر گذاری پارامترهای مختلف بر نیروی شکل¬دهی و سطوح بهینه هر پارامتر تعیین شده¬اند. در انتها نتایج حل تحلیلی، عددی و تجربی با یکدیگر مقایسه شده¬اند. نتایج به¬دست آمده با هر سه روش تحلیلی، عددی و تجربی نشان داد که پروفیل چند جمله¬ای مرتبه دوم در مقایسه با دو پروفیل دیگر، کمترین نیرو را برای ایجاد تغییر شکل مصرف می¬کند. با افزایش نسبت اکستروژن، مقدار نیروی مورد نیاز برای شکل¬دهی نیز افزایش می¬یابد. اما هر سه روش تحلیلی، عددی و تجربی ثابت کرده است که مقدار افزایش نیرو با افزایش نسبت اکستروژن کاهش می¬یابد. اگرچه روش¬های عددی و تحلیلی نشان می¬دهند که با افزایش مقدار ضریب اصطکاک مربوط به هر روانکار، نیروی مورد نیاز برای شکل-دهی نیز افزایش می¬یابد، اما در روش تجربی این روند برای روانکار وازلین+تیتانیا مشاهده نشده است. تحلیل آماری آزمایش¬های تجربی به روش تاگوچی نیز نشان داد که پارامتر نسبت اکستروژن، بیشترین تأثیر را نسبت به پارامترهای دیگر، بر نیروی مورد نیاز برای شکل¬دهی داشته است. مقایسه نتایج تجربی، عددی و تحلیلی نیز نشان داد که روش عددی در مقایسه با روش تحلیلی تطابق بهتری با نتایج آزمایش¬ها داشته است.