تغییر شکل پلاستیک شدید (SPD)

 

تغییر شکل پلاستیک شدید (SPD) یک اصطلاح عمومی است که گروهی از روش های فلزکاری را شامل می شود که شامل کرنش های بسیار بزرگی است که معمولاً شامل حالت تنش پیچیده یا برشی زیاد است و در نتیجه چگالی بالا و اندازه دانه در زیر 500 نانومتر و یا نانو کریستال با اندازه دانه زیر 100 نانومتر را تولید می کند.

توسعه اصول اساسی فنون SPD به کارهای پیشگام P.W. Bridgman  در دانشگاه هاروارد در دهه 1930 باز می گردد.  این پژوهش در مورد اثرپذیری جامدات در ترکیب فشارهای بزرگ هیدرواستاتیک با تغییر شکل برشی همزمان بود و منجر به دریافت جایزه نوبل فیزیک در سال 1946 شد.

روش پرسکاری کانال های هم مقطع زاویه دار یکی از روش های بسیار متداول در این زمینه است. لازم به ذکر است که این روش به این دلیل که کرنش های بالایی را به ماده اعمال می کند، قادر است تا خواص مکانیکی ماده را به طرز چشمگیری بهبود ببخشد. به عبارتی با افزایش میزان کرنش وارده به ماده، مقدار خواص مکانیکی ماده بهبود پیدا می کند و به دلیل اینکه ساختار ماده به نانوساختار تبدیل می شود. ماده فرآوری شده نهایی ویژگی های ممتاز یک ماده نانوساختار را خواهد داشت.

روش تغییر شکل شدید پلاستیک

پرسکاری در کانال های هم مقطع زاویه دار

 فرآیند پرسکاری در کانال های هم مقطع زاویه دار (ECAP):

 

در فرآیند پرسکاری در کانال های هم مقطع زاویه دار، فلزی که قرار است تحت تغییر شکل پلاستیک شدید قرار بگیرد، در کانال قرار گرفته و از بالا توسط یک سنبه به داخل کانال، فشرده می شود. قطعه فلزی حین عبور از کانال، با رسیدن به محل تغییر زاویه، شروع به خم و سپس بازخم می کند. در اثر این تغییر شکل سرتاسری که در قطعه اتفاق می افتد، کل قطعه  به شدت تغییر شکل یافته و از انتهای دیگر قالب خارج می شود. شدت تغییر شکل به زاویه کانال بستگی داشته و همچنین شعاع گوشه ها و انحنای رئوس کانال در محل تغییر زاویه نیز از جمله پارامتر های کنترلی این فرآیند است. در اینجا باید توجه شود که چون قطعه فلزیِ تحت فرآیند، درون قالب مقید است و تحت تنش هیدرواستاتیک فشاری بالایی قرار دارد، امکان ترک خوردن و شکست قطعه وجود ندارد که این موضوع، همان وجه تمایز روش های تغییر شکل پلاستیک شدید با روش های مرسوم شکل دهی است.

این فرآیند پرسکاری در کانال های هم مقطع زاویه دار، جزء فرآیندهای تغییرشکل پلاستیک شدید می باشد که بر بهبود خواص مکانیکی ماده تاثیر بسیار زیادی دارد. در این فرآیند ماده اولیه از یک کانال زاویه دار عبور داده می شود و دچار تغییرشکل شدید پلاستیک می شود بدون اینکه در هنگام خروج از قالب ابعاد ماده اولیه تغییر کرده باشد. با این روش می توان به اندازه دانه در زیر 500 نانومتر و یا نانو کریستال با اندازه دانه زیر 100 نانومتر را تولید می کند.

بررسی تاثیر توامان تغییر شکل پلاستیک شدید همراه با اعمال کرنش شعاعی بر خواص مکانیکی و رسانایی الکتریکی مس خالص تجاری

فرآیند ECAP

معرفی کتاب شیوه شکل دهی فلز

Metal Forming Practise

Processes – Machines – Tools

Authors: Tschätsch, Heinz

شیوه شکل دهی فلز

شیوه شکل دهی فلز

کتاب “شیوه شکل دهی فلز” ، ترجمه هشتمین نسخه اصلاح شده از “Umformtechnik”  درآلمان ، آخرین فناوری در بخش شکل دهی فلز را تشریح می کند. قسمت اول مراحل شکل دهی و برش فلز را پوشش می دهد.که در واقع ویژگی این فرایندها ، امکانات و ابزار مورد نیاز و زمینه های کاربرد را شرح می دهد.

مثال های کاربردی نشان می دهد که چگونه باید نیروهای درگیر در شکل دهی و انرژی کرنش را محاسبه کنید. قسمت دوم ماشین های شکل دهی را تشریح می کند و نحوه محاسبه پارامترهای آنها را نشان می دهد. در این بخش همچنین سیستم های ساخت انعطاف پذیر در شکل دهی فلز و سیستم های کنترل دستی مورد نیاز برای اتوماسیون ، معرفی شده است(تغییر خودکار ابزار و سیستم های بالابر قطعه کار).

قسمت سوم شامل جداول و نمودارهای جریان با ارقام مورد نیاز برای محاسبه نیروهای شکل دهی و انرژی کرنشی است .

مزایای فنی استفاده از شکل دهی فلز به شکل خودکار و مهندسی مدرن CNC عبارت است :

” ذخیره مواد

” جهت مطلوب دانه

” کار سختی با شکل دهی سرد

این کتاب کلیه فرایندهای شکل دهی و برش فلز و ابزارآلات و ماشین آلات آنها راعنوان می کند.

لینک کتاب در آمازون

برای اطلاع از دوره های آموزشی به اینجا مراجعه فرمایید.