Abstract
This paper reports on an experimental and finite element analysis (FEA) of the cold extrusion of high-grade (AA1100) aluminium. The influence of die angle, reduction ratio and die land on the extrusion force during the extrusion process was investigated. A forward extrusion die was designed and manufactured for the purpose of the experimental research. Interchangeable elements of the extrusion die allowed rapid change of the extrusion parameters to attain a high degree of experimental flexibility. A load cell, incorporated into the die design, allowed accurate determination of extrusion forces while a linear variable differential transformer (LVDT) provided automatic measurement of punch travel during the extrusion cycle. All data obtained from the instrumentation was captured and analysed using a personal computer (PC). A finite element analysis (FEA) of the cold extrusion process was undertaken in parallel with the experimental programme. The FEA simulation was carried out using ELFEN, FEA software, specifically produced for metal forming simulation. An axisymmetrical 2D geometric model of the tooling and billet was constructed for the analysis. Data obtained from the FE model included die-work piece contact pressure, effective stress and strain and material deformation velocity. The correlation between the experimental, calculated and FEA data obtained in this research is presented and discussed
چکیده
در این مقاله یک آنالیز آزمایشی و یک آنالیز اجزا محدود (FEA) از اکستروژن سرد برای آلومینیوم (AA1100) گزارش شده است. تاثیر زاویه قالب، نسبت کاهش و اندازه قالب در نیروی اکستروژن در طول فرایند اکستروژن مورد بررسی قرار گرفت. یک قالب اکستروژن رو به جلو(مستقیم) طراحی و برای هدف تحقیقات تجربی ساخته شد. عناصر قابل تعویض از قالب اکستروژن اجازه تغییر سریع پارامترهای اکستروژن برای رسیدن به درجه بالایی از انعطاف پذیری تجربی را می دهد. از یک لودسل برای طراحی قالب استفاده شده است که اجازه می دهد تخمین دقیق نیروهای اکستروژن صورت گیرد در حالی که ترانسفرماتور دیفرانسیلی متغیر خطی (LVDT) گردش پانچ در طول چرخه اکستروژن را به صورت اتوماتیک اندازه گیری می کند. همه داده های بدست آمده از ابزار دقیق توسط کامپیوترهای شخصی (PC) آنالیز شدند. آنالیز اجزا محدود (FEA) از فرایند اکستروژن سرد به صورت موازی با آنالیز آزمایشی انجام شده است. شبیه سازی FEA با استفاده از نرم افزارهای ELFEN و FEA به طور خاص برای شبیه سازی شکل دهی فلزات انجام می شود. مدل هندسی دو بعدی متقارن محوری از قالب و شمش برای آنالیز ساخته شد. اطلاعات بدست آمده از مدل FE شامل فشار حاصل از تماس قطعه و قالب، تنش موثر، کرنش و سرعت تغییر شکل مواد است. همبستگی بین نتایج آزمایش، اطلاعات محاسبه شده و اطلاعات FEA بدست آمده در این تحقیق ارائه شد و مورد بحث قرار گرفت.
1- مقدمه
امروزه هرچند اکستروژن یکی از مهمترین فرایندهای تولید است اما یک فرایند فلزکاری نسبتا جوان است. اکستروژن تجاری لوله های سربی از اوایل قرن نوزدهم آغاز شد، و تنها در اواخر این قرن بود که اکستروژن برنج نیز میسر شد...