مطالعه تجربي اثر مقدار كرنش اعمالي در هر مرحله از فرآيند اكستروژن در كانال‌هاي هم مقطع زاويه دار بر روند تكامل استحكام مس خالص تجاري

Experimental Study on Effect of Equivalent Strain on Evolution Strength of Commercially Pure Copper Produced by Equal Channel Angular Pressing

هدف از اين مطالعه بررسي تأثير مقدار كرنش اعمالي در هر مرحله از فرآيند اكستروژن در كانال­هاي هم مقطع زاويه دار (ECAP) بر روند تكامل استحكام مكانيكي (دستيابي به استحكام­ هاي بيشتر) مس خالص تجاري توليدشده با اين روش است. از آنجايي كه زاويه­ ي برخورد كانال­هاي هم مقطع، عامل اساسي و تعيين كننده­ ي مقدار كرنش اعمالي است كه در هر مرحله از فرآيند ECAP به وقوع مي­ پيوند، دو قالب يك پارچه با زاويه­ ي انحناي خارجي °37 ~و زواياي برخورد ( ∅) °90=∅ و °110=∅ طراحي و ساخته شدند. كرنش اعمالي طي هر مرحله از فرآيند ECAP توسط قالب °110=∅ در مقايسه با قالب °90= ∅ به مقدار 25 درصد كمتر است. مس خالص تجاري تحت شرايط يكسان و حداكثر تا 8 مرحله در دماي محيط درون هر دو قالب تحت فرآيند ECAP قرار گرفته و سپس خوصيات مكانيكي حاصل شده توسط آزمون سختي و فشار در دماي محيط اندازه گيري و تغييرات آنها گزارش شده است. نتايج حاصله نشان دادند كه، حداكثر سختي و استحكام ماده­ي توليدشده توسط قالب °90=∅ با اعمال پنج مرحله فرآيند ECAP به‌دست‌آمده و مقدار آن به ترتيب برابر HB74/9 و MPa390 اندازه گيري گرديد. از طرفي خواص مكانيكي مطلوب تري در ماده­ ي توليدشده توسط قالب °110 =∅ مشاهده شده به‌ طوري‌ كه حداكثر سختي برابر HB77/5 (حدود 51 درصد نمونه اوليه) و استحكام برابر MPa424 (حدود 63 درصد نمونه اوليه) پس از 8 مرحله انجام فرآيند ECAP بر روي مس خالص تجاري به دست آمد. با توجه به نتايج به‌دست‌آمده، مي­توان اذعان داشت كه با كاهش كرنش اعمالي به ميزان 25 درصد در هر مرحله از فرآيند ECAP و افزايش مراحل آن، مي­توان به استحكام­ هاي بيشتر در مس خالص تجاري دست يافت.

The aim of this study was to investigate the effect of equivalent strain amount on evolution strength of commercially pure copper produced by equal channel angular pressing (ECAP). For this purpose, two ECAP dies with channel angle (∅) 90ᵒ and 110ᵒ, and the angle associated with the arc of curvature (ψ) ~37ᵒ were designed and manufactured. The equivalent strain at each pass of ECAP process is reduced by 25% for ECAP die with ∅ = 110ᵒ compared to ECAP die with ∅ = 90ᵒ. The cylindrical shaped commercial pure copper in the same condition undergone ECAP process at room temperature up to eight passes through two dies, and then the obtained mechanical properties using hardness and compression tests were measured and their changes reported. The obtained results showed that the maximum value of strength and hardness of copper were measured about 390 MPa and 74.9 HB respectively after applying the fifth pass by using ECAP die with ∅ = 90ᵒ. On the other hand, the better mechanical properties were observed in the material produced by ECAP die with ∅ = 110ᵒ. The maximum values of hardness and strength of copper after the eighth pass by using ECAP die with ∅ = 110ᵒ was achieved about 77.5 HB (approximately 51% of the initial sample) and 424 MPa (approximately 63% of the initial sample) respectively. According to obtained results for commercially pure copper produced by ECAP, it can be concluded that the more enhancement mechanical properties such as hardness and strength can be achieved by reducing the applied strain in each pass about 25% and also by increasing the ECAP-ed passes.