فرایند اکستروژن انبساطی متناوب با ماده واسط فشارنده به‌عنوان یک روش تغییر شکل پلاستیک شدید جهت تولید لوله‌های مسی دانه‌ریز

نوع مقاله : مقاله علمی

نویسندگان
1 گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ملی مهارت، تهران، ایران
2 دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تبریز، تبریز، ایران
3 پژوهشکده رانشگرهای فضایی، پژوهشگاه فضایی ایران، تبریز، ایران
چکیده
در این پژوهش، یک فرایند نوین مبتنی بر تغییر شکل پلاستیک شدید با عنوان اکستروژن انبساطی متناوب با ماده واسط فشارنده (Pa-TCEE) به‌منظور تولید لوله‌های مسی دانه‌ریز معرفی و بررسی شده است. در این روش، لوله مسی خالص تجاری با قطر خارجی 10 میلی‌متر، ضخامت دیواره 2/1 میلی‌متر و طول 60 میلی‌متر، تحت سیکل‌های متوالی انبساط و اکستروژن در یک قالب بسته و بدون باز شدن قالب قرار گرفت. به‌منظور جلوگیری از ناپایداری‌های هندسی نظیر کمانش و چروکیدگی، فضای داخلی لوله با سرب به‌عنوان محیط واسط پر شد تا فشار داخلی تأمین گردد. نتایج آزمون کشش نشان داد که تنش تسلیم مس از مقدار اولیه حدود 120 مگاپاسکال به حدود 230 مگاپاسکال پس از یک پاس فرایند افزایش یافت و با افزایش تعداد پاس‌ها، استحکام کششی نهایی نیز به‌طور محسوسی بهبود یافت. سختی نمونه‌ها نیز از مقدار اولیه 66 ویکرز افزایش‌یافته و با افزایش تعداد پاس‌ها به حالت نزدیک به اشباع رسید. بررسی‌های ریزساختاری نشان داد که اندازه متوسط دانه‌ها از حدود 50 میکرون در نمونه اولیه به محدوده دانه‌ریز پس از سه پاس فرایند کاهش‌یافته است. نتایج نشان می‌دهد که فرایند Pa-TCEE قابلیت بالایی در اعمال کرنش تجمعی شدید، تولید پیوسته لوله‌های دانه‌ریز و پتانسیل توسعه صنعتی دارد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Pressure-Assisted Tube Cyclic Expansion Extrusion (Pa-TCEE) as a Sever Plastic Deformation Method for Processing of Fine-Grained Copper Tubes

نویسندگان English

Elyas Haddadi 1
Hossein Jafarzadeh 2
Vahid Zakeri Mehrabad 2
Gholamreza Hashemi 3
1 Department of Mechanical Engineering, Technical and Vocational University (TVU), Tehran, Iran
2 Department of Mechanical Engineering, Islamic Azad University, Tabriz branch, Tabriz, Iran
3 Space Thrusters Research Institute, Iranian Space Research Center, Tabriz, Iran
چکیده English

In this study, a novel severe plastic deformation technique entitled Pressure-Assisted Tube Cyclic Expansion Extrusion (Pa-TCEE) was developed to produce fine-grained (FG) copper tubes. Commercially pure copper tubes with an outer diameter of 10 mm, wall thickness of 1.2 mm, and length of 60 mm were subjected to consecutive expansion–extrusion cycles within a closed die without disassembly. To suppress structural instabilities such as buckling and wrinkling, the tube interior was filled with lead as an interfacial medium to generate internal pressure. Tensile test results revealed that the yield strength of copper increased significantly from approximately 120 MPa in the as-received condition to about 230 MPa after the first pass, accompanied by an improvement in ultimate tensile strength with increasing number of passes. The hardness increased from an initial value of 66 HV, approaching a softening state after multiple passes. Microstructural observations indicated a remarkable grain refinement from an average grain size of about 50 µm in the initial material to a fine-grained structure after three passes. These findings demonstrate that the Pa-TCEE process is an effective and scalable SPD technique for continuous production of FG copper tubes.

کلیدواژه‌ها English

severe plastic deformation
fine-grained structure
cyclic expansion extrusion
internal pressure
Pa-TCEE

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 06 تیر 1405

  • تاریخ دریافت 30 بهمن 1404
  • تاریخ بازنگری 10 خرداد 1405
  • تاریخ پذیرش 06 تیر 1405
  • تاریخ اولین انتشار 06 تیر 1405
  • تاریخ انتشار 06 تیر 1405