ارايه يك راه حل تحليلي به روش كران بالا براي اكستروژن معكوس جديد

Upper bound analyses of novel backward extrusion

در اين مقاله, يك تحليل كران بالا براي اكستروژن معكوس جديد ارايه شده است. ابتدا منطقه تغيير شكل به چند ناحيه تقسيم شده و ميدان سرعت قابل قبولي براي هر ناحيه پيشنهاد شده است. با محاسبه ي توان در هر ناحيه توان مصرفي و نيروي اكستروژن محاسبه شده و ارتباط بين متغيرهاي هندسي و فرايندي با نيروي اكستروژن مورد بررسي و تحليل قرار گرفته است. علاوه بر اين با بررسي رابطه ي بين متغيرهاي هندسي با توان‌هاي تغيير شكل، انفصال سرعت و اصطكاك ميزان كارايي فرايند در شرايط كاري مختلف مورد ارزيابي قرار گرفته است. براي بررسي صحت تحليل كران بالاي ارايه شده تحليل اجزاي محدود با استفاده از نرم‌افزار دفرم سه بعدي انجام شده است. بررسي تحليل كران بالا روي نيروي اكستروژن نشان مي دهد كه با افزايش شعاع شمشال اوليه نيروي اكستروژن به صورت غيرخطي افزايش يافته و در اين شرايط اين فرايند به اكستروژن معكوس متداول نزديك مي شود و اين دليلي بر كاهش نيروي لازم در اين فرايند است. از طرفي با افزايش ضخامت, ابتداي منطقه ي تغيير شكل نيرو به صورت نمايي كاهش مي يابد و در يك محدوده ي مشخص با تغيير ضخامت تغيير محسوسي در نيروي اكستروژن مشاهده نمي شود. بررسي اثر پارامترهاي هندسي روي توان تغيير شكل، توان انفصال سرعت و توان اصطكاكي نشان مي دهد كه با افزايش شعاع قطعه كار اكسترود شده راندمان فرايند به شدت كاهش يافته و در مقابل با افزايش ضخامت قطعه كار راندمان فرايند افزايش مي يابد. مقايسه ي تحليل كران بالاي انجام شده با شبيه سازي اجزاي محدود مطابقت خوبي بين نتايج نشان مي دهد.

In this paper, an upper bound analysis of novel backward extrusion was presented. Initially, deformation zone was divided in four separate regions and an admissible velocity field for each was suggested. Then, total power in this process was calculated for each region, therefore, extrusion force was obtained. Moreover, investigation of relevance of extrusion force and process powers (friction, deformation, velocity discontinuity) with process parameters revealed better understanding in load estimation and process efficiency in this method. Finite element analysis by DEFORMTM3D was utilized for validation of upper bound results. Upper bound analysis showed increasing initial billet diameter enhances extrusion force by nonlinear relation. In addition, big billet size remodels novel backward extrusion to conventional backward extrusion and proves lower requirement extrusion load in novel backward extrusion in comparison with conventional backward extrusion. Moreover, increasing the first region’s thickness in this process diminishes extrusion force by exponential relation and no considerable change in extrusion force can be seen in a particular thickness domain. Investigation of process parameters in power efficiency showed that increasing theextruded part’s diameter created a critical condition in process efficiency because of high friction power. But increasing thethickness enhances power efficiency. Finally, upper bound analysis results had good agreement with FEA.