اثر ارتعاشات فراصوت بر شكل دهي نموي آلياژ تيتانيوم

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مكانيك

دكتري

چكيده امروزه استفاده از امواج ارتعاشي با فركانس بالاتر از 20 كيلوهرتز موسوم به ارتعاشات فراصوت، كاربردهاي فراواني يافته است و در بسياري از فرايندهاي مهندسي و توليدي به‌منظور بهينه كردن شرايط توليد نظير كاهش نيروها، كاهش اصطكاك و همچنين بهبود كيفيت قطعات، نظير افزايش صافي سطح و... استفاده مي‌شود. فرايند شكل‌دهي گرم نموي يكي از فرآيندهاي نوين توليد است كه براي توليد دسته‌اي و تكي قطعات از ورق‌هاي فلزي با شكل‌پذيري پائين نظير ورق‌هاي تيتانيومي و منيزيومي ابداع شده است. با توجه به تجربه‌هاي پيشين محققين محصولات توليدي با اين روش داراي معايب بزرگي نظير زبري و كندگي سطح كار مي‌باشند. اين معايب بيشتر به دليل اصطكاك بيش‌ازحد ابزار و سطح قطعه مي‌باشد. در مطالعه‌ي حاضر به دليل كاربرد گسترده آلياژهاي تيتانيوم در صنايع هوايي و همچنين مشكلات شكل‌دهي اين آلياژ در حالت سرد، نمونه‌هايي از جنس Ti-6Al-4V به روش تركيب هم‌زمان فرايند شكل‌دهي نموي گرم و پديده‌ي ارتعاشات فراصوت ساخته ‌شده ‌است. بعداز آن اثر ارتعاشات فراصوت كم دامنه بر فرايند شكل‌دهي نموي گرم بررسي ‌شده ‌است. نتايج اين پژوهش، نشان مي‌دهد كه تركيب اين فرآيند با ارتعاشات فراصوت منجر به به‌دست ‌آمدن پارامترهاي لازم براي توليد قطعات با ويژگي‌هاي كيفي بهتر، نظير توليد قطعات با مقدار اكسيدشدگي كمتر، كيفيت سطح بهتر، همچنين دستيابي به كرنش‌ها و زاويه حدي ديواره بالاتر ‌شده ‌است. تصويربرداري ميكروسكپي از ريزساختار و همچنين آزمايش پراش اشعه ايكس نشان مي‌دهد، تحريك مكانيكي ارتعاشات فراصوت موجب گرمايش بين‌دانه‌اي در آلياژ Ti-6Al-4V شده و تغيير فازα به فازβ راحت‌تر و سريع‌تر انجام ‌شده ‌است. درواقع ارتعاشات فراصوت تركيب فازي حالت عادي كه متشكل از دو فاز آلفا و بتا)β (α+ با درصد بيشتر از فاز غالب آلفا(α) با ساختار HCP را به تركيبي با درصد بيشتري از فاز بتا (β) با ساختار BCC، تغيير داده است. بر اين اساس ساختار جديد به دليل داشتن سيستم‌هاي لغزش بيشتر نسبت به فاز آلفا(α)، داراي خواص شكل‌پذيري بهتري مي‌باشد. اين موضوع مي‌تواند دليلي براي به‌دست آوردن كرنش‌هايي بزرگ‌تر باشد. بدين ترتيب دياگرام كرنش‌هاي حدي با مقاديري در حدود 20%، بالاتر نسبت به حالت بدون فراصوت كه در ادامه پژوهش استخراج ‌شده ‌است را مي‌توان با به وجود آمدن تركيب فازي جديد توجيه نمود. كلمه‌هاي كليدي: شكل‌دهي نموي گرم، ارتعاشات فراصوت، نمونه‌سازي، تيتانيومTi-6Al-4V.

221860

ساخت و توليد

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان