تحلیل اکستروژن مستقیم کرنش صفحه ای با پروفیل قالب دلخواه

اکستروژن فرآیندی است که برای ایجاد قطعات با سطح مقطع ثابت استفاده می شود. در این روش شکل دهی، ماده خام در محفظه قالب قرار گرفته و با اعمال نیرو از میان محفظه قالب رانده می شود. در این فرآیند، مانند سایر فرآیندهای شکل دهی فلز، محاسبه مقدار نیروی شکل دهی و بهینه سازی آن دارای اهمیت است. حل دقیق برای بسیاری از فرآیندهای شکل دهی فلزات در دسترس نیست و تلاش های متعددی در زمینه پیشنهاد روش های تقریبی که بتواند تخمین قابل قبولی برای نیروی مورد نیاز جهت تغییر شکل پلاستیک ارائه نماید صورت گرفته است. از میان روش های حل مختلف، روش کرانه فوقانی به عنوان یک روش تحلیلی و روش المان محدود، به صورت گسترده ای برای تحلیل فرآیند اکستروژن به کار می روند. با وجود اینکه روش المان محدود اطلاعات جزئی فرآیند را در اختیار می گذارد، در عین حال زمان قابل توجهی برای مدل سازی و شبیه سازی مورد نیاز می باشد. یکی از محدودیت های بسیاری از برنامه های حل المان محدود جاری برای شکل دهی فلزات، عدم شبیه سازی پارامتریک می باشد، از این رو برای بررسی تاثیر پارامترها بر فرآیند، باید به صورت دستی و با تغییر در مدل المان محدود تا دست یابی به حل قابل قبول صورت بگیرد. حل های تحلیلی مطالعه پارامتریک را آسان کرده و می تواند به طراح در به دست آوردن شرایط بهینه اکستروژن کمک کند. بعد از اینکه مدل کرانه فوقانی شکل های بهینه را تعیین کرد، سپس یک مدل المان محدود برای مطالعه اکستروژن با این شکل های بهینه استفاده می شود. در روش کرانه فوقانی زمان بسیار کمتری جهت تحلیل مورد نیاز بوده و به عنوان یک ابزار مناسب برای تحلیل فرآیندهای شکل دهی که تحلیل آن محدود به تخمین نیروی شکل دهی و یا مطالعه جریان فلز در طول فرآیند است، به کار می رود. در این پایان نامه فرآیند اکستروژن مستقیم کرنش صفحه ای با پروفیل قالب دلخواه و به روش کرانه فوقانی و در سیستم مختصات استوانه ای بررسی شده است، و برای این فرآیند یک میدان سرعت استوانه ای که برای هر شکل قالبی قابل استفاده است ارائه شده است. ناحیه های تغییر شکل به سه قسمت تقسیم شده و توان داخلی تغییر شکل، توان برشی و توان اصطکاکی در این نواحی براساس روش کرانه فوقانی محاسبه شده است و در نهایت نیرو و فشار متوسط اکستروژن محاسبه شده است. در ادامه تحلیل فرآیند برای سه شکل قالب با قوس دایره ای، قالب گوه ای دو مرحله ای و قالب منحنی انجام گرفته است. علاوه بر روش تئوری از روش المان محدود با استفاده از نرم افزار شبیه سازی اجزاء محدود (نرم افزار abaqus)جهت تحلیل فرآیند استفاده شده است. از بین پروفیل های ارائه شده بهینه ترین آن انتخاب و نتایج حاصل از آن با قالب گوه ای یک مرحله ای در حالت بهینه توسط انجام آزمایش مقایسه شده است. نتایج حاصل از آزمایش با نتایج حاصل از روش تئوری و نیز روش المان محدود تطابق خوبی دارد. در پایان تاثیر پارامتر های مختلف بر فشار متوسط اکستروژن برای هر سه پروفیل بررسی شده است.