دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

پایان­نامه جهت اخذ درجه دکترا

رشته مهندسی مکانیک- گرایش ساخت و تولید

عنوان:

بررسی اثر پارامترهای فرآیند تولید شمش  نیمه جامد آلیاژ Al-A356 بر روی خواص قطعه تولیدی به روش تیکسوفورجینگ

استادان راهنما:

دکتر سلمان نوروزی

دکتر محمد بخشی جویباری

استاد مشاور:

دکتر سید جمال حسینی­پور

 

فهرست مطالب:

1-   فصل اول- اصول و کلیات………………………………………………………………. 1

1-1- مقدمه…………………………………………………………………………………. 2

1-1-1-  روشهای تولید مخلوط مذاب و جامد……………………………………………. 3

1-1-2-  فرآیندهای تولید قطعه از مخلوط مذاب و جامد…………………………………. 5

1-1-3-  مقایسه فرآیندهای رئوکستینگ با تیگسوکستینگ……………………………. 7

1-1-4-   سازوکارهای حاکم بر تغییرات ساختاری در فرآیند‌های شکل‌دهی نیمه‌جامد…8

1-1-4-1- نظریه تغییر شکل و تبلور مجدد بازوهای دندریتی……………………………… 8

1-1-4-2- ذوب ریشه بازوهای دندریتی……………………………………………………… 9

1-1-4-3- سازوکار رشد کنترل شده…………………………………………………………. 9

1-1-4-4- سازوکار به هم پیوستن………………………………………………………….. 9

1-1-5-  پارامترهای موثر بر غیردندریتی شدن…………………………………………… 10

1-2- طراحی آزمایش……………………………………………………………………….. 11

1-2-1-  کلیات……………………………………………………………………………….. 11

1-2-2-  مراحل مختلف طراحی آزمایش…………………………………………………..11

1-2-3-  انواع طرح­های آزمایشی…………………………………………………………. 12

2-   فصل دوم – پیشینه پژوهش………………………………………………………….. 13

2-1- مقدمه……………………………………………………………………………………14

2-2- مروری بر پژوهش­های مبتنی بر ریخته­گری روی سطح شیب­دار………………….. 14

2-3- مروری بر پژوهش­های مبتنی بر عملیات حرارتی و گرمایش مجدد……………… 20

2-4- مروری بر پژوهش­های مبتنی بر کدنویسی و شبیه­سازی……………………….. 24

2-5- مروری بر پژوهش­های مبتنی بر آهنگری شمش نیمه­ جامد……………………… 27

2-6- شرح مسئله و هدف از کار پژوهشی حاضر………………………………………… 33

3-   فصل سوم – آزمایشات تجربی ………………………………………………………..36

3-1- مقدمه…………………………………………………………………………………. 37

3-2- تولید شمش نیمه جامد به روش سطح شیب­دار…………………………………. 37

3-2-1-  ماده اولیه مورد استفاده…………………………………………………………. 37

3-2-2-  اندازه­گیری دماهای خطوط مذاب و جامد……………………………………… 39

3-2-3-  تجهیزات مورد استفاده…………………………………………………………… 40

3-2-4-  روش انجام آزمایش و پارامترهای مورد بررسی………………………………… 42

3-3- آهنگری شمش نیمه جامد………………………………………………………….. 44

3-3-1-  معرفی قطعه و طراحی قالب……………………………………………………… 44

3-3-2-  شرایط دمایی حاکم و محاسبه میزان کسر جامد……………………………… 45

3-3-3-  روش انجام آهنگری و پارامترهای مورد بررسی………………………………… 47

3-3-3-1- شکل­دهی نمونه‌های سربی……………………………………………………. 48

3-3-3-2- شکل­دهی نمونه‌های آلومینیمی………………………………………………. 49

3-3-3-3- آزمون فشار و آزمون حلقه………………………………………………………. 50

3-4- چگونگی اندازه­گیری پارامترهای خروجی………………………………………….. 51

3-4-1-  مطالعه ریزساختار…………………………………………………………………. 51

3-4-2-  محاسبه اندازه متوسط دانه و میزان کرویت……………………………………… 52

3-4-3-  آزمون سختی سنجی…………………………………………………………….. 53

3-4-4-  آزمون کشش………………………………………………………………………… 53

4-   فصل چهارم – شبیه سازی اجزای محدود…………………………………………… 54

4-1- مقدمه………………………………………………………………………………….. 55

4-2- شبیه­سازی اجزای محدود تولید شمش نیمه جامد………………………………. 55

4-2-1-  معرفی نرم­افزار……………………………………………………………………… 55

4-2-2-  معرفی مدل و چگونگی مش­بندی………………………………………………… 57

4-2-3-  تنظیم پارامترهای فیزیکی و مشخصات سیال…………………………………… 58

4-2-4-  اعمال شرایط مرزی و اولیه………………………………………………………….. 59

4-3- شبیه­سازی اجزای محدود فرآیند آهنگری با شمش نیمه ­جامد……………………. 60

4-3-1-  معرفی نرم­ افزار………………………………………………………………………. 60

4-3-2-  مراحل شبیه سازی…………………………………………………………………. 60

4-3-3-  تنظیم پارامترهای فیزیکی و مشخصات قطعه و قالب……………………………. 61

4-3-4-  نحوه مش­بندی………………………………………………………………………. 62

4-3-5-  شرایط مرزی و بارگذاری…………………………………………………………….. 63

5-   فصل پنجم – نتایج و بحث………………………………………………………………. 65

5-1- مقدمه……………………………………………………………………………………66

5-2- بررسی نتایج تولید شمش نیمه­ جامد……………………………………………… 66

5-2-1-  بررسی مستقل پارامترها و مقایسه با نتایج شبیه­سازی……………………. 66

5-2-1-1- اعتبارسنجی شبیه ­سازی­ها……………………………………………………… 66

5-2-1-2- اثر خنک­کنندگی سطح شیب­دار……………………………………………………. 68

5-2-1-3- اثر دمای بارریزی…………………………………………………………………… 69

5-2-1-4- اثر زاویه سطح شیب­دار…………………………………………………………….. 74

5-2-1-5- اثر طول سطح شیب­دار…………………………………………………………….. 79

5-2-1-6- تاثیر نرخ بارریزی…………………………………………………………………… 82

5-2-2-  بررسی مشخصات ساختاری نمونه­ها با استفاده از روش طراحی فاکتوریل…. 85

5-2-2-1- بررسی پارامترهای موثر روی درصد کرویت…………………………………….. 87

5-2-2-2- بررسی کمترین قطر میانگین اندازه دانه……………………………………….. 93

5-2-2-3- بررسی میزان سختی……………………………………………………………. 97

5-2-3-  مقایسه حالت بهینه ریخته­گری در محیط خنثی و اتمسفر…………………… 102

5-2-3-1- بررسی میزان تخلخل……………………………………………………………. 102

5-2-3-2- بررسی نمونه­ها با پراش تفرق اشعه ایکس (XRD)…………………………… 106

5-2-3-3- بررسی نمونه­ها با میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)…………………… 107

5-2-3-4- بررسی خواص کششی………………………………………………………….. 108

5-3- بررسی نتایج آهنگری شمش نیمه­جامد قطعه درپوش گیربکس حلزونی مدل 62…108

5-3-1-  اعتبارسنجی شبیه­ سازی­ها………………………………………………………… 108

5-3-2-  بررسی تاثیر گرمایش مجدد روی نمونه­ های ریخته­ گری……………………….. 109

5-3-3-  بررسی تاثیر اصطکاک…………………………………………………………….. 111

5-3-4-  تاثیر سرعت حرکت پرس (نرخ کرنش)……………………………………………. 114

5-3-5-  تاثیر دمای قالب و فشار پرس……………………………………………………… 116

5-3-6-  اثر دمای قطعه و مدت زمان نگهداری……………………………………………… 122

6-   فصل ششم – نتیجه گیری و پیشنهادات……………………………………………… 128

6-1- نتیجه گیری……………………………………………………………………………… 129

6-2- پیشنهادات……………………………………………………………………………. 131

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید