ارزیابی اصطکاک با استفاده از آزمایش فشار استوانه: دو رویکرد جدید بر مبنای تغییر شکل بشکه‌ای و نیروی شکل‌دهی

در این مقاله دو رویکرد جدید و ساده‌ جهت تعیین ضریب اصطکاک در فرآیندهای شکل‌دهی حجمی فلزات ارائه می‌شود. در روش ارائه شده، با استفاده از داده‌های آزمایش فشار استوانه که برای تعیین منحنی تنشکرنش انجام می‌گیرد، ضریب اصطکاک فرآیند هم محاسبه می‌شود و نیاز به ‌اندازه‌گیری پارامتر دیگری در هنگام آزمایش نمی‌باشد. در این تحقیق دو پارامتر نمایی به نام ضرایب بشکه‌ای شدن هندسی و نیرویی تعریف میشوند که به ترتیب تابع تغییرات هندسه استوانه و نیروی شکل‌دهی می‌باشند. ابتدا به کمک شبیه‌سازی عددی، ضرایب بشکه‌ای شدن بر حسب کرنش حقیقی نمونه در اصطکاک‌های مختلف رسم شده و نمودار کالیبراسیون آزمایش فشار استوانه بدست می‌آید. سپس با جایگذاری داده‌های تجربی بر روی نمودار کالیبراسیون ضریب اصطکاک فرآیند تعیین می‌شود. نتایج ضرایب اصطکاک بدست آمده از هر دو نمودار کالیبراسیون هندسی و نیرویی منطبق بر یگدیگر می‌باشند. جهت اعتبار سنجی روش ارایه شده، آزمایش مرسوم فشار حلقه نیز انجام گرفته است. نتایج ضرایب اصطکاک بدست آمده از روش‌های پیشنهادی در این تحقیق با ضرایب اصطکاک آزمایش فشار حلقه یکسان است. با توجه به افزایش فاصله منحنی‌های نمودار کالیبراسیون در ضرایب اصطکاک‌ بالاتر از 0.2، اصطکاک با دقت و سرعت بیشتری نسبت به آزمایش فشار حلقه تعیین می‌شود.

Evaluation of friction using cylinder compression test: two novel approaches based on the barreling deformation and forging force

In this paper, two novel and simple approaches are presented for the evaluation of friction in the metal forming processed. By employing the data obtained from a cylinder compression test in addition to the flow curve, the friction coefficient of the process can also be evaluated. Hence, no extra measurement is required. Two new exponential parameters are introduced, geometrical and force barreling factors which are defined based on the change in geometry and forging force of the deformed cylinder, respectively. Numerical simulations are carried out to determine friction calibration curve diagram of cylindrical samples under various friction conditions. Then, by plotting the experimental data on the calibration curve diagram, the coefficient of friction of the process is determined. The results of the friction coefficients obtained from the geometrical and force barreling approaches are the same. The conventional ring compression tests are also performed for the corresponding lubricants to validate the proposed approaches. It is observed that the friction coefficients predicted by the presented approaches are identical to those obtained from the ring compression test. Also, friction coefficients that are greater than 0.2 can be determined more precisely than the ring compression test due to the increase in the distance of the curves.