بررسی تجربی و عددی آهنگری گرم هم‌دمای قطعه پیچیده صنعتی از آلیاژ آلومینیوم ٦٠٦١

فرآیند آهنگری هم‌دما قابلیت تولید قطعات پیچیده صنعتی از آلیاژهایی که دارای قابلیت شکل‌پذیری بالایی نیستند مانند آلیاژهای آلومینیوم را دارا است. حذف اختلاف دمایی بین قطعه و قالب در این روش، باعث از بین‌بردن مشکل سردشدن قطعه در اثر انتقال حرارت به قالب‌ها می‌شود. در این پژوهش آهنگری هم‌دمای آلیاژ آلومینیوم 6061 در شرایط مختلف فرآیندی شامل نوع روانکار، ابعاد و اندازه شمش اولیه، دما و سرعت تغییر شکل، برای تولید یک قطعه صنعتی پیچیده به‌صورت عددی و تجربی بررسی شد. برای انجام شبیه‌سازی این فرآیند از نرم‌افزار المان محدود deform 3d استفاده شد. مقایسه نتایج تجربی و عددی آهنگری هم‌دما تطابق خوب نتایج را نشان داد. بهترین ابعاد شمش اولیه برای قطعه مورد مطالعه، استوانه‌ای با قطر اولیه 35 و ارتفاع اولیه 32میلی‌متر است. افزایش دما، کاهش سرعت تغییر شکل و استفاده از روانکار مناسب مقدار نیروی لازم برای آهنگری را کاهش داد. کاهش سرعت تغییر شکل از 25 به 2/5میلی‌متر بر ثانیه، نیروی لازم جهت آهنگری را تا 1/8 برابر کاهش داد. افزایش دمای آهنگری از 380 به 530درجه سانتی‌گراد مقدار نیروی آهنگری را تا حدود 3/5 برابر و سختی قطعه را تا حدود 20% کاهش داد. نتایج نشان داد به‌دلیل پیچیدگی قطعه آهنگری‌شده، نواحی مختلف قطعه تحت تاثیر مقادیر کرنش مختلف قرار می‌گیرد که این امر موجب تغییر درصد فازهای ثانویه همچون فاز mg2si در این نواحی می شود.

Experimental and Numerical Investigation of Isothermal Hot Forging of a Complex Industrial Part of AA6061 Aluminum Alloy

The isothermal forging process has the ability to produce complex industrial parts from alloys that do not have high formability, such as aluminum alloys. Eliminating the temperature difference between the part and the die in this method eliminates the problem of cooling the part due to heat transfer to the die. In this study, the hot isothermal forging of AA6061 aluminum alloy in different conditions of process including lubricant type, dimensions and size of primary ingot, temperature and rate of deformation, to produce a complex industrial part numerically and experimentally was investigated. Deform 3D software was used to simulate this process. Comparison of experimental and numerical results showed a good agreement of results. The best dimension of the primary ingot for the studied piece is cylindrical with an initial diameter of 35mm and an initial height of 32mm. Increasing the temperature, reducing the deformation rate and using the appropriate lubricant reduced the amount of required forging force. Reducing the deformation rate from 252.5mm/s reduced the required forging force to 1.8 times. Increasing the forging temperature from 380 to 530℃ reduced the amount of forging force about 3.5 times and reducing the hardness of the part about 20%. The results showed that due to the complexity of the forging part, different areas of the part were affected by different strain values, which changes the percentage of secondary phases such as Mg2Si phase in these areas.