اندازه گيري تجربي توزيع تنش هاي پسماند به روش شيارزني در نمونه حاصل از فرايند نورد در كانال همسان زاويه دار

Residual stress measurement in Equal Channel Angular Rolled sample by the slitting method

تنش هاي پسماند تنش هاي خود متعادل شونده اي مي باشند كه در غياب هر گونه بارهاي خارجي در قطعه وجود دارند. در فرايند هاي شكل دهي به دليل كرنش پلاستيك غير يكنواخت منجر به توليد تنش هاي پسماند در نمونه مي شوند. فرايند نورد در كانال همسان زاويه دار (ECAR) يكي از روش هاي تغيير شكل پلاستيك شديد مي باشد كه مي توان بدون تغيير در سطح مقطع قطعه، كرنش هاي بزرگي را در قطعه ايجاد كرد كه سبب ايجاد ساختار فوق ريز دانه و بهبود خواص مكانيكي ماده مي شود. در اين مقاله تنش هاي پسماند در يك نمونه آلومينيومي ECAR شده به صورت تجربي مورد بررسي قرار گرفت. در حالت تجربي، با استفاده از روش شيارزني و روابط حاكم بر اندازه گيري تنش پسماند مورد بررسي قرار گرفت. با اجراي روش شيارزني بر روي نمونه، كرنش هاي خروجي ثبت گرديد. سپس با استفاده از روش بسط سري، تنش هاي پسماند در راستاي ضخامت محاسبه گرديد. در اين مطالعه ماتريس نرمي كه يكي از پارامترهاي موثر براي محاسبه تنش پسماند بوده به كمك آناليز المان محدود بدست آمد. براي بدست آوردن ضرايب نرمي 16 جمله از چندجمله اي لژاندر (L2 تا L17 ) استفاده گرديد. ضخامت نمونه 2 ميليمتر مي باشد. طبق نتايج تجربي بدست آمده، تنش¬هاي پسماند به صورت منحني سينوسي مي باشند. در لايه هاي ابتدايي مقادير تنش پسماند به صورت كششي و از لايه هاي مياني تا لايه هاي انتهايي مقادير تنش پسماند به صورت فشاري مي باشد. بيشترين مقدار تنش پسماند كششي برابر با 94.03 مگاپاسگال در ضخامت 0.7 ميليمتر و بيشترين مقدار تنش پسماند فشاري برابر 167.81 مگاپاسگال در ضخامت1.1ميليمتر مي باشد.

Residual stresses are self-equilibrium stresses that exist in a manufactured part in the absence of any external loads. In forming processes, the presence of non-uniform plastic strains leads to residual stresses in fabricated parts. The Equal Channel Angular Rolling (ECAR) process is a method of producing severe plastic deformations in a piece. By applying this technique, large strains can be produced in a specimen without changing its cross section; this creates a super-fine grain structure and improves the mechanical properties of the material used. In this paper, Residual stresses in an equal channel angular rolled aluminum specimen are investigated experimentally. In experimental mode, by using the slitting method and the governing equations for measuring residual stresses, the. By applying the slitting technique on the considered specimen, the produced strains are measured and recorded. Then by employing the series expansion method, the through-thickness residual stresses are calculated. In this study, the compliance matrix, which is an effective parameter in calculating the residual stresses, is obtained by means of finite element analysis. 16 terms of the Legendre polynomial (L2 through L17) are used to get the compliance coefficients. Thickness of sample is 2 mm. According to the results obtained experimentally, Residual stresses are a sine curve. The first layer of residual stress values for tensile and middle layer to the bottom layer of residual stress values for pressure. The maximum amount of tensile residual stress is 94.3 MPa at the thickness of 7 mm, and the maximum amount of compressive residual stress is 167.81 MPa at the thickness of 11 mm.