مطالعه تاثیر فرآیند اکستروژن شعاعی- مستقیم- غیرمستقیم در تغییرات ریزساختاری و استحکام مکانیکی آلیاژ منیزیم AM60 با روشهای تجربی و شبیه‌سازی اجزای محدود میکرومکانیکی اتومات سلولی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده فنی و مهندسی، مهندسی مکانیک- ساخت و تولید ، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تبریز، تبریز

2 گروه مهندسی مکانیک-ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تبریز

چکیده

در تحقیق حاضر، فرایند اکستروژن شعاعی-مستقیم-غیرمستقیم یک قطعه اتصالی فنجانی شکل از جنس آلیاژ منیزیم AM60 مورد مطالعه قرار گرفته است. در بخش اول مطالعات تجربی، نمونه‌های استوانه‌ای توپر اولیه منیزیم AM60 آماده‌سازی شده و در مجموعه قالب ساخته شده قرار گرفت و توسط سنبه‌ای از بالا به داخل مجموعه قالب فشره شد. در گام بعدی، نمونه‌های اکسترود شده جهت مطالعات تغییرات ریزساختاری و مکانیکی آماده‌سازی گردید. مشاهدات میکروسکوپی نشان داد که در انتهای فرایند بیشترین تغییرات اندازه دانه از مقدار ~75μm اولیه به مقدار ~7μm در نمونه‌های اکسترود شده اتفاق افتاد. همچنین بیشترین مقدار میکروسختی ویکرز نیز در همان منطقه از مقدار اولیه ~56Hv به مقدار ~88Hv افزایش یافت. نتایج حاصل از آزمون کشش تک محوری نشان داد که استحکام تسلیم و حداکثر نمونه‌های اکسترود شده از مقادیر اولیه به ترتیب ~93MPa و ~230MPa به ~142.6MPa و ~290.3MPa افزایش یافت. تحول بافت کریستالی، کاهش اندازه دانه و خرد شدن فازهای یوتکتیک در آلیاژ AM60 از دلایل عمده افزایش انعطاف‌پذیری نمونه‌های اکسترود شده از 10% به 13.4% می‌باشد. در ادامه و جهت مطالعه بیشتر فرایند، روش شبیه‌سازی عددی ماکرو و میکرومکانیک توسط مدلسازی اتومات سلولی جهت پیش‌بینی تحول ریزساختار بکار گرفته شد. نتایج حاصله از مشاهدات ریزساختاری از روش شبیه‌سازی مطابقت خوبی با مشاهدات تجربی داشت. در انتها، تاثیر پارامترهای موثری مانند ضریب اصطکاک، ضخامت گپهای شعاعی و کناری و شعاع گوشه قالب بر تغییرات مقادیر سختی، اندازه دانه و نیروی حداکثر شکل‌دهی بررسی گردید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The influences of radial-forward-backward extrusion on the microstructure and mechanical evolution of AM60 magnesium alloy by experimental and finite element micromechanical based cellular automaton approach

نویسندگان [English]

  • Sajjad Ebrahimzadeh 1
  • Hossein Jafarzadeh 2
1 Department of Mechanical Engineering, Islamic Azad University, Tabriz Brach, Tabriz, Iran
2 Mechanical engineering department, Islamic Azad university, Tabriz branch, tabriz, Iran.
چکیده [English]

In this study the radial-forwad-backward extrusion of axially joint cup shaped AM60 magnesium alloy part is investigatd. In the experimental tests, the cylindrical AM60 alloy samples were prepaed and pressed by a punch into the die cavity. In the next step, the initial and extruded samples were investigated in terms of microstructural evolution and mechanical poperties variation. The microscopic observations showed the significant grain refinement of AM60 is occurred at the end of extrusion proessingwhere the fine grains in size of ~7μm are obtained from the initial value of ~75μm. Also, the Vickers microhardness is increased to 88Hv from the initial value of 56 Hv. The obtained results of uni-axial tensile tests showed the increase in yield and ultimate tensile strength to 142.6 and 290.3 from the initial value of 93 and 230MPa, respectively. The extruded sample elongation is incresead to 13.4% from 10% due to texture evolution, grain refinement and breakage of brittle eutectic phases. The macro and micromechancal based cellular automaton (CA) finite element method were implemented to simulate the process to predict the microstructure evolution of AM60 during extrusion processing. The cellular automaton finite element(CAFÉ) and experimentally obtained results were in good agreement. The effect of some important parameters including friction coefficient, gap thickness and height and die corner radius are studied on the variation of maximum forming load, microhardness values and grain size.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Radial-forward-backward extrusion
  • AM60 magnesium alloy
  • FEM
  • Cellular Automaton (CA)