ارائه یک روش ارزیابی اصطکاک در ناحیه ورودی قالب اکستروژن بر اساس ترکیب آزمون‌های اکستروژن معکوس قالب باز و فشار حلقه

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 استادیار، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشکاهی مواد و فناوری‌های ساخت

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشکاهی مواد و فناوری‌های ساخت

3 محقق ارشد، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، مجتمع دانشکاهی مواد و فناوری‌های ساخت

چکیده

در این مقاله یک روش ترکیبی جدید، شامل آزمون‌های فشار حلقه و اکستروژن معکوس قالب باز، به منظور ارزیابی ضریب اصطکاک در فرآیند اکستروژن ارائه‌ می‌گردد. در این روش، رفتار اصطکاکی در ناحیه‌ی سطح آزاد قالب و حفره قالب اکستروژن با هم متفاوت در نظر گرفته شده‌اند. از این رو، ضریب اصطکاک در سطح آزاد قالب با استفاده از آزمون فشار حلقه به دست می‌آید و در شبیه‌سازی‌های آزمون اکستروژن معکوس قالب باز در ناحیه سطح آزاد قالب اعمال می‌گردد. سپس شبیه‌سازی‌های المان محدود آزمون اکستروژن معکوس قالب باز، با فرض معلوم‌ بودن ضریب اصطکاک در سطح آزاد قالب، برای ضرایب اصطکاک مختلف در حفره قالب اکستروژن انجام می‌شوند تا منحنی‌های کالیبراسیون اصطکاک در این ناحیه به دست آیند. در نهایت با مقایسه‌ی نتایج آزمایش‌های تجربی با منحنی‌های کالیبراسیون، ضریب اصطکاک در حفره قالب به دست می‌آید. مقایسه‌ی ضرایب اصطکاک حاصل از سه آزمون نشان می‌دهد که ضریب اصطکاک در کانال اکستروژن قالب بیشتر از سطح آزاد آن است.

کلیدواژه‌ها


[1]  Zhang Q, Felder E, Bruschi S (2009) Evaluation of friction condition in cold forging by using T-shape compression test. J Mater Process Tech 209: 5720-5729.
[2]  Wang L, Zhou J, Duszczyk J, Katgerman L (2012) Friction in aluminium extrusion—Part 1: A review of friction testing techniques for aluminium extrusion. Tribol Int 56: 89-98.
[3]  Kunogi M (1956) A new method of cold extrusion. J Sci Res Ins 50: 215-245.
[4]  Male A (1964) A method for the determination of the coefficient of friction of metals under conditions of bulk plastic deformation. J Ins Metals 65: 38-43.
[5] Shen G, Vedhanayagam A, Kropp E, Altan T (1992) A method for evaluating friction using a backward extrusion-type forging. J Mater Process Tech 33:109-123.
[6]  Buschhausen WK, Lee A, Altan T. (1992) Evaluation of lubrication and friction in cold forging using a double backward-extrusion process. J Mater Process Tech  33(1-2): 95-108.
 [7] Wang YHL, Zhang Y, Cai J, Zhou J, Duszczyk J, Katgerman L (2010) Modeling of double action extrusion — A novel extrusion process for friction characterization at the billet – die bearing interface. Tribol Int 43: 2084-2091.
[8]  Kang SH, Lee KS, Lee YS (2011) Evaluation of interfacial friction condition by boss and rib test based on backward extrusion. Int J Mech Sci  53: 59-64.
[9]  Sofuoglu HGH (2002) Determination of friction coefficient encountered in large deformation processes. Tribol Int 35: 27-34.
[10] Khandaei M, Arabi H, Beig Mohammadi M (2020) A new method for investigating friction effects in forging processes using open die compression test of a cylindrical rod.  J Mech Eng 50(2): 77-82. (In Persian)
 [11] Wang L, Zhou J, Duszczyk J, Katgerman L (2012) Identification of a friction model for the bearing channel of hot aluminium extrusion dies by using ball-on-disc tests. Tribol Int 50: 66-75.
[12] Taureza SCM, Aue-u-lan Y, Lim SCV (2012) The influence of die geometry and workpiece mechanical properties in T-Shape friction test. J Mater Process Tech 212: 2413-2423.
[13] Zheng Y, Wang Z, Yoshikawa Y, Dong W (2017) Experimental investigation on friction law under starved lubrication in metal forming. Procedia Engineer 207: 2269-2273.
[14] Wang Z, Suzuki T, (2018) Friction law in dry metal forming of materials with work hardening. Procedia Manuf 15: 475-480.
[15] Seshacharyulu K, Bandhavi C, Naik BB, Rao SS, Singh SK (2018) Understanding friction in sheet metal forming-Areview. Mater Today 5: 18238-18244.
[16] Trzepiecinski T, Lemu HG (2020) Recent developments and trends in the friction testing for conventional sheet metal forming and incremental sheet forming. Metals 10(1): 47.
[17] Sulaiman MH, Farahana RN, Bienk K, Nielsen CV, Bay N (2019) Effects of DLC/TiAlN-coated die on friction and wear in sheet-metal forming under dry and oil-lubricated conditions: Experimental and  numerical studies. Wear 438-439(203040).
[18] Sigvant M, Pilthammar J, Hol J, Wiebenga JH, Chezan T, Carleer B, Boogaard TVD (2019) Friction in sheet metal forming: influence of surface roughness and strain rate on sheet metal forming simulation results. Procedia Manuf 29: 512-519.
[19] Xu Z, Huang J, Mao M, Peng L, Lai X (2020) An investigation on the friction in a micro sheet roll forming processes considering adhesion and ploughing. J Mater Process Tech 285(116790).
[20] Shisode MP, Hazrati J, Mishra T, Rooij MD, Boogaard TVD (2020) Modeling mixed lubrication friction for sheet metal forming. Procedia Manuf 47: 586-590.
[21] Vahdati AR, Vahdati M (2018) Experimental analysis the effect of lubricant and ultrasonic excitation of hemispherical-head tool on the vertical component of forming force in SPIF. Journal of Solid and Fluid Mechanics 8(2): 107-123. (In Persian)
[22] Bauser M, Sauer G, Siegert K (2006) Extrusion. 2nd edn. ASM, New York.
[23] Slater RAC (1977) Engineering plasticity, Theory and application to metal forming processes. MACMILLAN Press LTD.
[24] Mori T, Takatsuji N, Matsuki K, Aida T, Murotani K, Uetoko K (2002) Measurement of pressure distribution on die surface and deformation of extrusion die in hot extrusion of 1050 aluminum rod. J Mater Process Tech 130-131: 421-425.
[25] Guo NSZ, Schillé JP, Miodownik AP (2008) Modelling high temperature flow stress curves of titanium alloys. MRS international Materials Research Conference, 9-12 june.
[26] Li KPRLX, Lou Y, Peng DS (2002) A study on hot extrusion of Ti–6Al–4V using simulations and experiments. Int J Mech Sci 44: 2415-2425.