دانشگاه آزاد اسلامی

واحد جاسب

دانشکده فنی و مهندسی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد M.Sc)) در رشته مکانیک

گرایش ساخت و تولید

عنوان:

طراحی و ساخت دستگاه ECAR به منظور بررسی اثرات فرآیند بر روی ورق های فولاد کم کربن

استاد راهنما:

دکتر محمد هنر پیشه

زمستان 93

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده

در پژوهش حاضر با عنوان طراحی و ساخت دستگاه ECAR به منظور بررسی اثرات فرآیند بر روی ورق های فولاد کربن دستیابی به روشی برای افزایش استحکام و مقاومت آلیاژ های فلزی مورد هدف ما بود. پژوهش مورد نظر در کارگاه تحقیقات دانشگاه آزاد اسلامی واحد جاسب به انجام رسید. بعد از طراحی و ساخت دستگاه ECAR اقدام به عبور ورق های فلزی تهیه شده طبق استاندارد STDA از قالب دستگاه گردید، نتایج بدین شرح گزارش شد که روش ECAR توانست در پاس های مختلف با کاهش ازدیاد طول و تغییرات دانه بندی فلز موجب افزایش استحکام تسلیم، استحکام نهایی و سختی گردید.

کلمات کلیدی:

دستگاه ECAR، فولاد کم کربن، پاس، استحکام تسلیم، نهایی سختی.

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                             صفحه

فصل اول: مبانی تئوریک و عملی فراین

1-1- مقدمه.. 3

1-2- بیان مسأله.. 4

1-3- اهداف تحقیق.. 4

1-4- تعریف کلید واژهای.. 5

فصل دوم: ادبیات موضوع و پیشینه تحقیق

2-1- مقدمه.. 7

2-2- تغییر شکل پلاستیک شدید.. 8

2-3- فرایند های تجربی تغییر شکل پلاستیک شدید.. 8

2-3-1- فرایند پرس کاری با کانال‌های همسان زاویه دار( ECAP)   9

2-3-2- روش فشار و اکستروژن متوالی (CEC).. 11

2-3-3- تغییر شکل پلاستیکی شدید پیچشی تحت فشار زیاد( HPT).. 12

2-3-4- فرایند کنگره ای محدود شده (CGP).. 13

2-4- فاکتور های عملی موثر در فرایند پرس کاری به کانال‌های همسان زاویه دار.. 15

2-4-1- تأثیر زاویه کانال (f).. 16

2-4-2- تأثیر زاویه انحنا (y).. 19

2-5- فرایند های پیوسته با ECAR.. 21

2-6- فرایند نورد در کانالهای همسان زاویه دار(ECAR)   22

2-6-1- تأثیر لقی در فرایند ECAR.. 23

2-6-2- تأثیر فرایند ECAR بر فرم پذیری و ناهمسانگردی صفحهای ورق   25

2-6-3- تأثیر فرایند ECAR بر روی رسوبات شیمیایی موجود در میکرو ساختار.. 26

2-6-4- تأثیر فرایند ECAR  بر روی ریز دانه شدن ذرات فریت و ناپدید شدن باند های فریت- پرلیت در نمونه فولادی.. 28

2-6-5- تحلیل و بررسی تغییر شکل انباشته شده در طی فرایند ECAR   29

2-6-6- تأثیر تعداد پاسها و مسیر فرایند بر روی خواص مکانیکی و فیزیکی ورق در فرایندECAR.. 31

2-7- جمع بندی.. 37

فصل سوم: روش های آزمایشگاهی

3-1- روش و طرح تحقیق.. 39

3-2- مواد و لوازم مورد استفاده و فرآیند تحقیق.. 39

3-3- نمونه و روش نمونه‌گیری.. 42

3-4- ابزار گردآوری داده‌ها.. 42

3-5- روش گردآوری داده‌ها (اطلاعات).. 43

3-6- روش تجزیه و تحلیل داده‌ها (اطلاعات).. 43

فصل چهارم: بحث و بررسی موضوع

4-1-مقدمه.. 45

4-2- بررسی روند سختی در فولاد.. 45

4-3- بررسی نتایج مربوط به آزمایش ازدیاد طول.. 46

4-4- بررسی روند تغییرات استحکام تسلیم در فولاد.. 47

4-5- بررسی روند تغییرات در استحکام نهایی فولاد.. 47

4-6- اثر دستگاه بر دانه بندی ماده اولیه.. 48

فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهادات

5-1- نتیجه گیری.. 51

5-2- پیشنهادات.. 52

5-3- محدودیت های پژوهش.. 52

منابع.. 54

ضمائم.. 56

فهرست جداول

عنوان                                                                                                             صفحه

جدول (3-1) استاندار STM-52. 42

جدول (3-2) نتایج مربوط به تغییرات دانه بندی ذرات در قطعات پس از اجرای آزمایش. 48

فهرست شکل ها

عنوان                                                                                                             صفحه

شکل (2-1) شماتیکی فرایند های SPD. ]10[ 9

شکل (2-2) انواع حالات چرخش بین پاس‌های متوالی در قالب ECAP. ]10[ 10

شکل (2-3) نمایش شماتیکی جریان پایدار و موضعی در ECAP بسته به سختی و نرمی مواد. ]10[ 11

شکل (2-4) روش فشار و اکستروژن متوالی (CEC).]10[ 11

شکل (2-5) تأثیر اصطکاک در نیروی شکل دهی در فشردن و اکستروژن متناوب.]10[ 12

شکل (2-6) اصول فرایند HPT. ]11[ 13

شکل (2-7) شکل شماتیک فرایند شکل دهی CGP. ]12[ 14

شکل (2-8) ساختار ریز دانه شده بر اثر فرایند CGP در پاس 4.]14[ 15

شکل (2-9) شکل شماتیک قالب‌های مورد استفاده برای بررسی اثر زاویه ; مقادیر  عبارتند از a ) °90، b) °112.5، c) °135 و d) °157.5]15[ 17

شکل (2-10) میکرو ساختار و الگوی SAED به دست آمده برای قالب‌های شکل 2-9 بعد از 4 پاس. ]15[ 18

شکل (2-11) شماتیک قالب ECAP با زاویه کانال 60 درجه. ]16[ 19

شگل (2-12) رابطه بین زاویه انحنا (  ) و شعاع فیلت (r) در هر زاویه تقاطع کانال (  ).]17[ 20

شکل (2-13) اصول فرآیند conshearing.]19[ 21

شکل(2-14) شماتیک فرآیند ECAP-conform. ]20[ 22

شکل (2-15) طرح شماتیک به کار رفته برای فرایند ECAR. ]6[ 23

شکل (2-16) تغییر شکل حاصل در نقاط مدل المان محدود برای لقی صفر (a)،لقی 0,2 (b)،و لقی 0,4 (c).]6 [ 24

شکل (2-17) تغییر شکل حاصل در مدل محدود برای شعاع اریب صفر. ]6[ 24

شکل (2-18) طرح شماتیکی فرایند مورد استفاده (a) و پارامتر های قالب در منطقه تغییر شکل (b)و مکانیزم تغییر شکل (c).]21[ 25

شکل(2-19)تغییرات مقدار r و  با تعداد مراحل فرایند.]21[ 26

شکل (2-20) تصویر نمونه بعد از یک مرحله از فرایند.] 2[ 27

شکل (2-21)تصویر نمونه بعد از انجام مرحله دوم فرایند (a) و انجام مرحله دوم بعد از اعمال عملیات حرارتی (b).]2[ 27

شکل (2-22) دانه های حاصل بعد از 6 مرحله (a) و رسوبات کروی حاصل شده (b).]2 [ 28

شکل (2-23) نمای جانبی ورق فولادی بعد از فرایند ECAR.]3[ 29

شکل (2-24) میکرو ساختار نمونه فولادی a – قبل از فرایند b– بعد از فرایند ECAR.]3[ 29

شکل (2-25) روند تغییرات ضخامت در فرایند های ECAP و ECAR.]4[ 30

شکل (2-26) ساختار نمونه آلومینیوم 6063 بعد از 3 پاس فرایند ECAR (a) الگوی تداخل پراش اشعه ایکس (b).]4[ 31

شکل (2-27) شکل شماتیکی از اصول اندازه گیری هدایت الکتریکی با استفاده از روش Four – Point – Probe.]9[ 32

شکل (2-28) تغییرات هدایت الکتریکی نمونه مسی با تعداد پاس‌های فرایند ECAR.]9[ 33

شکل (2-29) شکل تنش – کرنش بدست آمده از تست کشش.]9[ 34

شکل (2-30) تصاویر SEM نمونه 10 پاس که در مقیاس‌های مختلف نشان داده شده است (a) 5 میکرومتر (b) 500 نانو متر (c) 300 نانومتر (d) توزیع اندازه دانه در پاس دهم.]8[ 35

شکل (2-31) تغییرات میکرو سختی با تعداد پاس‌های فرایند ECAR.]8[ 36

شکل (2-32) شکل تنش – کرنش نمونه اولیه و نمونه 10 پاس فرایند ECAR بر روی ورق آلیاژی AZ31.]8[ 36

شکل (3-1) شکل یونیت قالب زاویه دار، بخش خروجی دستگاه.. 40

شکل (3-2) قطعات دستگاه از نمای بالا.. 40

شکل (3-3) کوپلینگ زنجیری.. 41

شکل (3-4) نمای نهایی دستگاه ECAR.. 41

شکل (3-5) نمونه قطعات فولادی خروجی از دستگاه.. 42

شکل (4-1) روند تغییرات سختی در فولاد در پاس های مختلف بر فولاد کم کربن.. 45

شکل (4-2) قطعه سختی سنجی شده در پاس 5.. 46

شکل (4-3) روند تغییر ازدیاد طول در پاس های مختلف در فولاد کم کربن   46

شکل (4-4) قطعه تحت کشش پاس 5.. 47

شکل (4-5) روند تغییرات در استحکام نهایی فولاد کم کربن.. 47

شکل (4-6) روند تغییرات در استحکام نهایی فولاد کم کربن.. 48

شکل (4-7) تصویر میکروسکوپی نوری ( الف) نمونه شاهد (ب) پاس 5   49

فصل اول:

مبانی تئوریک و عملی فراین

1-1- مقدمه

مواد نانو ساختار دانه ریز تولید شده توسط فرایند های تغییر شکل پلاستیک شدید با اندازه دانه 10 تا 100 نانومتر اخیراً مورد توجه بسیاری از تحقیقات در زمینه علم مواد شده است. خواص مکانیکی مواد نانو کریستالی و یا دامنه های زیر میکرون به واسطه استحکام بالای غیر عادی و خواص سوپر پلاستیک در نرخ کرنش‌های بالا و دماهای پایین، خواص ضربه­ای، مقاومت سایشی خوب و حد خستگی بالا مورد توجه بسیار بوده است.

روش‌های تغییر شکل پلاستیک باید برخی ملزومات را برآورده سازند. این ملزومات عبارتند از :

1- مهم است که ساختار فوق ریز دانه با مرز دانه با زاویه بزرگ به دست آید؛ زیرا تنها در این صورت می‌تواند تغییر کیفی در خواص ماده ایجاد شود.

2- تشکیل نانو ساختار یکنواخت در تمامی حجم نمونه به منظور ایجاد خواص پایدار، ضروری است.

3- در عین حال که نمونه‌ها در معرض تغییر پلاستیک شدید می‌باشد، نباید هیچ‌گونه آسیب یا ترک مکانیکی داشته باشند.

روش‌های رایج تغییر شکل پلاستیک شدید مانند نورد، فورج، اکستروژن و کشش عمیق نمی‌توانند این ملزومات را برآورده سازند.

در حال حاضر اکثر نتایج به دست آمده مربوط به استفاده از دو روش SPD است : کرنش دهی پیچشی تحت فشار بالا و پرسکاری در کانال زاویه دار همسطح. اخیراً فرایندی به نام نورد در کانال‌های زاویه دار همسان که یکی از روش‌های آلترناتیو پرسکاری در کانال‌های زاویه دار همسطح است، ابداع شده است که توانسته است ملزومات روش‌های SPD را به خوبی برآورده سازد.

در این فصل ابتدا به بررسی اجمالی انواع روش‌های تغییر شکل پلاستیک شدید اشاره شده و در ادامه به تحقیقات و پژوهش‌های انجام شده در مورد فرایند نورد در کانال‌های همسان زاویه دار پرداخته شده است.

1-2- بیان مسأله

از اهداف این تحقیق می توان به طراحی و ساخت دستگاه نورد در کانال های زاویه دار مساوی ECAR به منظور مطالعات آزمایشگاهی متغیرهای موثر در فرآیند و نیز ارائه راهکارهای مناسب بهینه سازی روش انجام آزمون ها، اشاره کرد..

تعداد صفحه : 94

قیمت : 14700تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        ****       [email protected]

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  *** ***