بررسي تغييرات دمايي در نمونه در حين پرس در كانال زاويه دار با مقاطع همسان (ECAP) به روش تحليل المان محدود سه بعدي

3D Finite Element Simulation of Temperature Rise during Equal Channel Angular Pressing- A Comparative Study

مواد حجيم با دانه بندي فوق ريز به عنوان نسل جديدي از مواد با خواص مكانيكي و فيزيكي منحصر به فرد شناخته شده اند. در اين خصوص يكي از روشهاي فراوري اين مواد اعمال كرنش پلاستيك شديد مي باشد. پرس در كانال زاويه دار همسان متداول ترين روش اعمال كرنش پلاستيك شديد مي باشد. از طرفي تغييرات دمايي كه در اثر اعمال تغيير سكل در نمونه ايجاد مي شود تاثير زيادي بر ساختار حاصله دارد ، بنابراين در اين تحقيق نحوه تغييرات دمايي در نمونه در حين ECAP از طريق تحليل المان محدود سه بعدي مورد بررسي قرار گرفت. در اين ارتباط تاثير ضريب اصطكاك بين نمونه و قالب ، سرعت حركت سنبه و جنس نمونه بر روي ميزان افزايش دما و همچنين پرفيل توزيع دما مورد بررسي قرار گرفت . نتايج حاصل از تحليل المان محدود نطابق خوبي با نتايج تجربي نشان داد . از طرفي مشاهده شد كه با افزايش دما، ضريب اصطكاك و همچنين ضريب كار سختي ماده ، بر ميزان افزايش دما د رحين تغيير شكل افزوده مي شود.

Ultra-fine grained (UFG) materials with the grain size of sub-micrometer order exhibit superior mechanical and physical properties compared with conventional coarse grain materials. These materials can be produced by severe plastic deformation (SPD). Among the various severe plastic methods, equal channel angular pressing (ECAP) has been attracted increasing attention. During ECAP process, the deformation heating results in obvious temperature rise in the sample and affects the final microstructure of material. In the present research, 3D finite element simulation was used to investigate the temperature variations in the sample during ECA pressing. In this regard, the effect of friction, ram speed and material type on the amount of temperature rise and also the temperature profile in the sample were investigated. Results of FEM simulations showed a good consistency with the temperature data acquired in the experimental work. In addition, it was shown that the sample temperature increases with the increase of friction; ram speed and work hardening behavior of material.