بررسي تجربي و شبيه سازي فرآيند پرسكاري شياري نيمه محدود ورق فولاد عاري از عناصر بين نشين

Experimental Study and Simulation of Semi-Constrained Groove Pressing of Interstitial Free Steel Sheet

در اين تحقيق فرآيند پرسكاري شياري نيمه محدود به عنوان يكي از روش هاي تغيير شكل پلاستيك شديد براي ايجاد ساختار فوق ريزدانه در ورق فولاد عاري از عناصر بين نشين مورد مطالعه قرار گرفت. فرآيند مذكور به طور موفقيت آميز به تعداد حداكثر چهار پاس روي نمونه ها اعمال شد و تاثير تعداد پاس ها روي خواص مكانيكي و ريزساختار ورق ها مورد بررسي قرار گرفت. بررسي هاي ريزساختاري نمونه هاي تغيير شكل يافته بيانگر اين واقعيت هستند كه پرسكاري شياري نيمه محدود به طور موثري مي تواند اندازه دانه ها/كريستاليت ها را كاهش دهد به نحوي كه از حدود 41ميكرومتر در حالت آنيل به 232نانومتر بعد از چهار پاس پرسكاري مي رسد. همچنين نتايج به دست آمده نشان دادند كه با اعمال فرآيند پرسكاري شياري نيمه محدود، استحكام و سختي نمونه ها به ميزان قابل توجهي افزايش مي يابد. بيشترين مقادير استحكام تسليم و كششي در نمونه دو پاس پرسكاري شياري نيمه محدود مشاهده شد كه به ترتيب در حدود 90% و 75% افزايش در مقايسه با نمونه اوليه را نشان مي دهند. حداكثر مقدار سختي 165ويكرز براي نمونه سه پاس پرسكاري شياري نيمه محدود شده به دست آمد كه در حدود 68% افزايش نسبت به نمونه آنيل شده را نشان مي دهد. با توجه به نتايج سختي سنجي، با افزايش تعداد پاس هاي فرآيند ميزان يكنواختي تغيير شكل افزايش پيدا كرد. روش المان محدود به منظور شبيه سازي فرآيند پرسكاري شياري نيمه محدود استفاده شد و توزيع كرنش براي نمونه هاي تغيير شكل به دست آمد. نتايج شبيه سازي المان محدود مطابقت نسبتا خوبي با نتايج محاسبات تحليلي نشان داد.

In this research, semi-constrained groove pressing (SCGP) as one of the severe plastic deformation techniques was investigated to achieve an ultrafine-grained structure in interstitial free steel sheets. The maximum of four semi-constrained groove pressing passes was successfully applied on the samples and the effects of the number of SCGP passes on the microstructure and mechanical properties of the samples were investigated. The microstructural investigations of the deformed specimens indicate that the semi-constrained groove pressing can effectively reduce the grain/crystallite size so that it ranges from about 41 μm in annealed condition to 232 nm after four passes. The results also showed that the strength and hardness of the samples are increased significantly by applying the pressing process. The highest tensile and yield strengths were observed in the two-pass SCGP processed sample, which showed an increase of about 90% and 75%, respectively, compared to the initial sample. The maximum hardness value of 165 Vickers was obtained for a three-pass SCGP processed sample, which is about 68% higher than the annealed sample. Regarding the hardness tests results, the uniformity of deformation increased with increasing the number of SCGP passes. Finite element method was used to simulate the semi-constrained groove pressing, and the strain distribution was obtained for the deformed samples. The finite element simulation results correlated fairly well with the analytical results.