مطالعه تجربی و عددی تاثیر پیش فرم بر آهنگری داغ قطعات دوفلزی از جنس آلومینیوم و برنج

در تولید قطعات دوفلزی با استفاده از فرایند آهنگری، می‌توان قطعات با نسبت استحکام به وزن بالاتر را به دست آورد. هدف از این پژوهش آهنگری قطعه دوفلزی است بطوریکه برای بخش داخلی از آلیاژ آلومینیوم و بخش بیرونی از آلیاژ برنج استفاده شده است. دمای آهنگری برای آلیاژهای برنج و آلومینیوم در محدوده کار داغ به ترتیب برابر 700 و 450 درجه سانتیگراد در نظر گرفته شده است. ابتدا آهنگری قطعه تک‌فلزی بصورت عددی و تجربی بررسی می شود. پس از صحت‌سنجی مدل المان محدود، به آهنگری قطعات دوفلزی در یک مرحله پرداخته می‌شود. تاثیر ضخامت پوسته برنجی و نیز اختلاف ارتفاع هسته آلومینیومی و پوسته برنجی بر موفقیت‌آمیز بودن فرایند آهنگری داغ تک مرحله ای مطالعه می گردد. نتایج نشان می‌دهد که ضخامت و ارتفاع پوسته برنجی تاثیر چشمگیری بر موفقیت‌آمیز بودن فرایند بر پوشش‌دهی کامل هسته توسط پوسته ندارد. در ادامه برای حل این مشکل، هندسه‌های غیرساده برای هسته و پوسته به عنوان پیش فرم، طراحی و آهنگری مرحله دوم بصورت عددی بررسی می شود. نتایج نشان می دهد که جهت تولید قطعه دوفلزی با پوشش کامل هسته آلومینیومی توسط پوسته برنجی به دو مرحله آهنگری توسط یک پیش فرم مناسب غیرساده نیاز است. در نهایت پیش فرم تاییدشده توسط مدل المان محدود، بصورت تجربی تولید و آهنگری داغ بر روی آن انجام می شود. نتایج تجربی تاییدکننده نتایج عددی می باشند. با استفاده از تصاویر sem نشان داده می شود که اتصال متالورژیکی مناسبی نیز در مرز دو فلز ایجاد می گردد.

experimental and numerical investigation of the effect of preform on hot forging of bimetallic components from aluminum and brass

in forging of bimetallic components, products with a high strength to weight ratio can be obtained. the purpose of this research is to forge a bimetallic component made from aluminum and brass alloys as the inner and outer parts, respectively. the forging temperature for the brass and aluminum alloys is considered in the hot work range as 700 °c and 450 °c, respectively. first, the forging of a single component is investigated numerically and experimentally. after validating the finite element model, bimetallic components are forged in single stage. the effect of brass ring thickness and height difference between aluminum core and brass ring is studied on the success of the single-stage hot forging process. the results show that the thickness and height of the brass ring do not have a significant effect on the success of the process in terms of complete covering of the core by the ring. in the following, to solve this problem, non-simple geometries are designed for the core and ring as a preform, then forging of the second stage are numerically investigated. the results show that in order to produce a bimetallic component with a complete covering of the aluminum core by a brass ring, a two-stage forging is needed using a suitable non-simple preform. finally, the preform approved by the fem is experimentally produced and hot forging is performed on it. the experimental results confirm the numerical results. sem images show that an appropriate metallurgical bonding is created at the interface of two metals.