آقای سیدهادی حسینی دانشجوی دکتری جناب آقای دکتر صدیقی روز سه شنبه 97/10/18 از رساله دکتری خود تحت عنوان "یک روش جدید اصطکاکی تغییر شکل پلاستیک شدید لوله و بهبود خواص مکانیکی و ریزساختاری" دفاع خواهد کرد. این جلسه ساعت 16روز سه شنبه در آمفی تاتر دانشکده مهندسی مکانیک برگزار می گردد.

چکیده:

یکی از چالش های پیش رو برای تغییر شکل پلاستیک شدید لوله­ها، ارائه روشی برای افزایش طول لوله­های فراوری شده به منظور استفاده آنها در مقیاس صنعتی می­باشد. بدین منظور در این رساله از توان اصطکاک برای گرمایش موضعی و کاهش نیروهای لازم برای اعمال کرنش به لوله­ها و افزایش طول آنها استفاده شده است. بدین ترتیب فرایندهای اصطکاکی تغییر شکل پلاستیک شدید لوله(FATS) ، شکل­دهی اصطکاکی لوله(FATF) و اکستروژن اصطکاکی لوله (FATE) برای فراوری لوله های استحکام بالا معرفی شدند. فرایندهای ارائه شده روی لوله­هایی از جنس برنج و مس خاص تجاری انجام شده و امکان پذیری آنها برای تولید لوله­هایی با استحکام بالا نشان داده شد. مطالعه ریز ساختار لوله­های فراوری شده با 7 پاس فرایندFATS کاهش قابل ملاحظه اندازه دانه و افزایش چشمگیر خواص مکانیکی را نشان می­دهد. به طوری که اندازه دانه اولیه ازμm30 به μm3/1کاهش یافته و استحکام تسلیم لوله از MPa45 به MPa374 افزایش یافته است. روند مشابهی برای سختی و استحکام نهایی با افزایش 3/5 و 1/4برابری نسبت به حالت آنیل مشاهده می­شود. به منظور دست­یابی به میدان دمایی، توزیع کرنش و سایر متغیرهای خروجی، فرایند اصطکاکی با استفاده از تکنیک مش مجدد خودکار شبیه سازی شده است. بدین منظور، قابلیت مش مجدد خودکار برای حل مشکل اعوجاج المان­ها با استفاده از برنامه نویسی به نرم افزار تحلیل اضافه شد. نتایج حاصل از شبیه سازی اجزای محدود با نتایج آزمایش­های تجربی برای اندازه گیری دما، نیروی اکستروژن،وتوزیع سختی مقایسه شده و دقت و صحت شبیه سازی ها تایید شدند. اثر متغیرهای ورودی فرایند مانند نرخ پیشروی، سرعت دورانی و زاویه قالب روی ریز ساختار و خواص مکانیکی لوله­های فراوری شده با فرایند اصطکاکی با استفاده از طراحی آزمایشات و روش تاگوچی بررسی شد. نتایج نشان داد که با افزایش نرخ پیشروی و کاهش سرعت دورانی اندازه دانه لوله­های فراوری شده کاهش و استحکام تسلیم آنها افزایش می­یابد و زاویه قالب اثری روی این خواص ندارد. حل تحلیلی فرایند با ارائه میدان سرعت، محاسبه توان و استخراج معادله انتقال حرارت و کوپل کردن معادلات مکانیکی و دمایی انجام شد. نتایج حل تحلیلی نشان داد، با افزایش ضریب اصطکاک شکل منطقه تغییر شکل تغییر کرده و شیب آن افزایش می­یابد. علاوه بر این، مقایسه حل تحلیلی برای حالت کوپل و غیر کوپل نشان داد، با کوپل کردن معادلات، دمای منطقه تغییر شکل و نیروی اکستروژن کاهش می­یابند. مقایسه زاویه پیچش، نمودارهای نیروجابجایی برای نیم سیکل اول و دوم به همراه تاریخچه دمایی فرایند برای حل تحلیلی، شبیه سازی اجزای محدود و آزمایش­های تجربی انطباق خوبی بین نتایج نشان می­دهد. بررسی های عددی و تجربی روی فرایندهای اصطکاکی شکل­دهی و اکستروژن اصطکاکی روی لوله­های مسی افزایش 4 برابری استحکام تسلیم ، کاهش 5 برابری اندازه دانه، کاهش6 برابری بیشینه نیرو، افزایش 2/6 برابری کرنش و افزایش قابل ملاحظه راندمان را در این فرایند در مقایسه با سایر فرایندها نشان می­دهد.
واژه‌های کلیدی: تغییرشکل پلاستیک شدید اصطکاکی، ریزساختار،‌شبیه‌سازی، حل تحلیلی،‌خواص مکانیکی.