فراوری لوله‌های کامپوزیتی پایه فلزی با استفاده از روش اکستروژن معکوس اصطکاکی اغتشاشی

در تحقیق حاضر فراوری لوله های کامپوزیتی پایه فلزی با استفاده از روش اکستروژن معکوس اصطکاکی اغتشاشی امکان‌سنجی گردید. بدین منظور میلگرد از جنس آلیاژ آلومینیوم 1100 به‌عنوان ماده خام اولیه استفاده شد. در فرایند اکستروژن معکوس اصطکاکی اغتشاشی، ماده اولیه درون یک محفظه قرار گرفت و سنبه با حرکت توامان چرخشی و رو به پایین، به درون ماده نفوذ کرد و حرارت ناشی از اصطکاک باعث نرم شدن قطعه شد؛ در نتیجه ماده به دور سنبه به‌صورت رو به بالا اکسترود شده (اکستروژن معکوس) و قطعه لوله ای شکل گرفت. به‌منظور فراهم کردن امکان مقایسه نتایج، ابتدا یک نمونه لوله ای توسط روش مذکور تولید شد. در ادامه روی ماده خام آلومینیومی با استفاده از دستگاه سوپر دریل چند عدد سوراخ راه به در به قطر 5/1 میلی متر ایجاد شد و این سوراخ ها با پودر فلز استیل 316 با ابعاد میکرون پر شد. نمونه آماده شده تحت عملیات اکستروژن معکوس اصطکاکی اغتشاشی قرار گرفت و نمونه لوله ای کامپوزیتی تولید شد. نحوه توزیع پودر در زمینه آلومینیومی توسط تصاویر متالوگرافی بررسی گردید. همچنین، روی نمونه‌های لوله‌ای تولید شده آزمون سختی‌سنجی با روش ویکرز و آزمون کشش ساده به‌عمل آمد و نتایج به‌دست‌آمده مقایسه شدند. نتایج حاصل، گویای افزایش چشمگیر استحکام لوله کامپوزیتی و کاهش انعطاف‌پذیری آن در مقایسه با لوله آلومینیومی است. برای بررسی هرچه بهتر رفتار تغییر شکل ماده در روش اکستروژن معکوس اصطکاکی اغتشاشی، فرایند مذکور به‌صورت یک مدل کوپل سازه ای-حرارتی توسط نرم افزار اجزای محدود deform مدل‌سازی شد.

processing mmc tubes via friction stir backward extrusion

in the present study, the feasibility of processing of mmc tubes via friction stir backward extrusion (fsbe) technique was investigated. in this regard, an aluminum alloy 1100 bar was utilized as initial raw material. in the fsbe method, the initial material is placed inside a chamber and a rotating punch is fed downward penetrating into the material softened due to the generated frictional heat. consequently, the material is back extruded around the punch and a cylindrical tube is formed. in order to compare the results, first, a tubular specimen was produced by the fsbe method. then, several through holes with 1.5 mm diameter were drilled by a super drill machine. these holes were filled with ss 316 powder having micrometric dimensions. the prepared specimens were processed via fsbe technique and mmc tubes were successfully produced. the distribution of powder particles was investigated by metallographic observations. furthermore, the mechanical properties of the processed tubes were documented by vickers hardness measurements and tensile tests. the comparison of the results demonstrates that the mmc tubes have higher strength and lower ductility. the material deformation behavior during fsbe was simulated by a coupled structural-thermal model via deform finite element software.