دانلود پروژه: بررسی منشاء عیوب لوله­ها­ی مسی و عوامل مؤثر حین فرایند تولید در مجتمع مس شهید باهنر

فهرست مطالب

    عنوان                                                                                         صفحه

فصل اول: مقدمه. 2

فصل دوم: مروری بر منابع تحقيق.. 5

2ـ1 فرایند اکستروژن. 5

2ـ1ـ1 فرایند اکستروژن مستقیم. 5

2ـ1ـ 2 چگونگی سیلان در فرایند اکستروژن مستقیم. 9

2ـ1ـ 3 روانکاری در فرایند اکستروژن. 12

2ـ1ـ 4 عیوب ممکن در محصولات اکستروژن. 13

2-2-شبیه­سازی جریان مواد. 16

2-3-روش­های تجربی آنالیز جریان مواد. 16

2-3-1-روش شبکه مشبک برای مشاهده چگونگی سیلان فلز. 16

2-3-2-روش شبکه مشبک حک شده 16

2-3-3-الگوی شبکه ساخته شده به وسیله پین­های کنتراست.. 19

2-3-4-الگوی شبکه اعوجاج یافته در داخل مقطع اکسترود شده 22

2-4-سیلان ماده در داخل بیلت در اکستروژن بدون روانکار آلومینیوم. 23

2-4-1-توزیع تغییر شکل در داخل مقطع اکسترود شده 25

2-5-منشاء لایه سطحی خارجی مقطع اکسترود شده 29

2-6-طبقه­بندی جریان مواد در اکستروژن. 29

2-6-1-الگوی سیلان نوع s : 30

2-6-2-الگوی سیلان نوع A : 31

2-6-3-الگوی سیلان نوع B : 31

2-6-4-الگوی سیلان نوع C : 31

2-6-5-الگوی سیلان نوع B₁: 32

2-6-6-الگوی سیلان نوع A₁: 33

2-7-سیلان لایه­های خارجی و پوسته بیلت.. 33

2-7-1-الگوی سیلان نوع S : 34

2-7-2-الگوی سیلان A₁ 35

2-7-3-الگوی سیلان B₁ 35

2-7-4-الگوی سیلان C. 36

2-8-روش آنالیز المان محدود. 37

فصل سوم: روند عملي.. 39

3-1-مواد اوليه. 39

3-2-عملیات مدل­سازی تجربی.. 39

3-3-طیف نگاری فلوئورسانس اشعه ایکس (XRF) 42

3-4-عمليات متالوگرافي.. 42

3-5-بررسي هاي ريزساختاري و آناليز فازي.. 42

3-5-1-ميکروسکوپ نوري (OPM) و ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM) 42

3-5-2-پراش پرتو ايکس (XRD) 42

3-6-شبیه­سازی با نرم افزار المان محدود (Abaqus) 43

فصل چهارم: نتايج.. 46

4-1-طیف­نگاری فلوئورسانس اشعه ایکس (XRF) 46

4-2-مشاهدات ماکروسکوپی و ميکروسکوپي نمونه­های معیوب.. 46

4-2-1- نتايج حاصل از تصاویر گرفته شده از عیوب سطحی لوله­های مسی.. 46

4-2-2-نتايج حاصل از ميکروسکوپ نوري.. 48

4-2-3-نتايج حاصل از ميکروسکوپ الکترونی روبشي.. 49

4-3-نتايج آناليز فازی.. 52

4-4- نتایج حاصل از مدل تجربی ساخته شده به وسیله پین­های نشانه­گر. 52

4-5- نتایج حاصل از مدل شبیه­سازی شده فرایند اکستروژن با روش المان محدود. 54

فصل پنجم: بررسی نتايج و بحث… 67

5-1-بررسی نتایج حاصل از آنالیز بیلت­های ریخته­گری شده به وسیله طیف­نگاری فلوئورسانس اشعه ایکس (XRF) 67

5-2-بررسی نتایج حاصل از مشاهدات ماکروسکوپی و ميکروسکوپي نمونه­های معیوب    68

5-3-بررسی نتایج آنالیز فازی.. 69

5-4- بررسی نتایج حاصل از مدل تجربی ساخته شده به وسیله پین­های نشانه­گر. 70

5-5-بررسی نتایج حاصل از مدل شبیه­سازی شده فرایند اکستروژن با روش المان محدود  71

فصل ششم: نتيجه­گيری کلی و پيشنهادها 75

فهرست منابع. 77

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست شکل ها

عنوان                                                                                                     صفحه

شکل ‏2‑1: روش­های روانکاری مختلف در فرایند اکستروژن مستقیم (a). اکستروژن مستقیم بدون روانکار، (b). اکستروژن مستقیم با روانکار، (c). اکستروژن مستقیم هیدروستاتیک[5]………………………………………………… 5

شکل ‏2‑2: مراحل مختلف فرایند اکستروژن مستقیم لوله[7]………………………………………… 6

شکل ‏2‑3: عیب تاول در مقطع اکسترود شده ،(a). تصویر تاول­های تشکیل شده با بزرگنمایی پایین، (b). تصویر تاول­های تشکیل شده با بزرگنمایی بالا[5]………………………………………………………………………… 7

شکل ‏2‑4: فرایند اکستروژن مستقیم. 1) بارگذاری، 2) پرس­کردن، 3) برگرداندن محفظه و سمبه با پیستون به منظور خارج کردن قطعه اکسترود شده، 4) برش باقی مانده بیلت [5]…………………………………………………….. 8

شکل ‏2‑5: چهار نوع الگوی سیلان در اکستروژن فلزات[6]……………………………………… 10

شکل ‏2‑6: تصویر الگوی مشبک بکار رفته در اکستروژن مستقیم بعد از اکسترود جزئی بیلت از طریق قالب مخروطی [12]……………………………………………………………………………………………………………….. 17

شکل ‏2‑7: آنالیز الگوی شبکه مشبک حاصل از شبیه­سازی فرایند اکستروژن به وسیله روش آنالیز المان محدود[5].          18

شکل ‏2‑8:بیلت اکستروژن با(a)  پین­های کنتراست داخلی  (b)الگوی نواری داخلی حاصل از پین­گذاری[10, 13].        20

شکل ‏2‑9: الگوی نواری پین­های کنتراست بعد از اکسترود جزئی بیلت­ها در (a) مرحله 1- طول بیلت 7/113 میلیمتر، (b) مرحله 2- طول بیلت 3/85 میلیمتر، (c) مرحله 3- طول بیلت 8/56 میلیمتر، (d) مرحله 4- طول بیلت 4/28 میلیمتر[12].  21

شکل ‏2‑10: تبدیل الگوی نواری مرحله 2 درشکل4-12.(a) خطوط شعاعی و خطوط طولی حول محور طولی بیلت بر هم منطبق شده اند.(b) ترسیم گرافیکی الگوی شبکه[5, 13]…………………………………………………. 22

شکل ‏2‑11: پیدایش الگوی مشبک (a) در داخل بیلت اولیه (b) در داخل مقطع اکسترود شده.(ابعاد ذکر شده بر حسب میلیمتر است)[5]……………………………………………………………………………………………………. 23

شکل ‏2‑12: الگوی شبکه اعوجاج یافته در داخل بیلت اکسترود شده جزئی( الگوی سیلان در بیلت تغییر فرم یافته به مناطق مختلف با خواص متفاوتی تقسیم­بندی شده است)[5]………………………………………………………… 25

شکل ‏2‑13: بیلت اکسترود شده جزئی با الگوی شبکه اعوجاج یافته (بالا). نیمه مقطع طولی اکسترود شده(پایین) نشان دهنده مناطق مختلف تغییرفرم در اکستروژن مستقیم و غیر مستقیم[5]……………………………………. 26

شکل ‏2‑14: (a) الگوی مشبک تغییر فرم یافته در لایه­های سطحی مقطع اکسترود شده (b) منشأ لایه سطحی مقطع اکسترود شده در بیلت اولیه قبل از فرایند اکستروژن[5]……………………………………………………………… 29

شکل ‏2‑15: سیستم طبقه­بندی اصلاح شده الگوهای سیلان با اضافه شدن الگوهای A₁ وB₁ [5]. 30

شکل ‏3‑1: شماتيکي از طراحی نحوه قرارگیری پین ها در بیلت…………………………………. 39

شکل ‏3‑2: (a) بیلت سوراخ کاری شده، (b) سوراخ­های ایجاد شده برای پین­های شعاعی، (c) سوراخ­های ایجاد شده برای پین­های طولی……………………………………………………………………………………………… 40

شکل ‏3‑3: تصویر لحظه اکسترود بیلت حاوی پین­های شعاعی و طولی………………………… 40

شکل ‏3‑4 (a) باقیمانده  بیلت اکسترود شده، (b) مقطع پین­های شعاعی پس از فرایند اکستروژن، (c) مقطع  پین­های طولی پس از فرایند اکستروژن……………………………………………………………………………………….. 41

شکل ‏3‑5: (a) برش بیلت از صفحه مشخصه (b) صفحه دربردارنده پین­ها در بیلت روتراشی­شده          41

شکل3-6: مدل مش­خورده قالب، کانتینر و بیلت در حالت تقارن محوری فرایند اکستروژن… 43

شکل ‏4‑1: تصاوير گرفته شده از عیوب سطحی لوله­های مسی………………………………….. 47

شکل ‏4‑2: تصاوير گرفته شده از اکسید داخل کانتینر پرس اکستروژن و اکسید باقی­مانده در محصول نهایی        48

شکل ‏4‑3: ريزساختار سطح نمونه­ی لوله اکسترود شده دارای عیب پوستگی. (a) ریزساختار ناحیه دارای عیب پوستگی لوله. (b) ریزساختار ناحیه سالم لوله………………………………………………………………………… 48

شکل ‏4‑4: ريزساختار مقطع عرضی نمونه­ی لوله اکسترود شده دارای عیب پوستگی………… 49

شکل ‏4‑5: تصوير ميکروسکوپ الکتروني روبشی مقطع عرضی نمونه لوله دارای پوستگی سطحی در بزرگنمایی 100×    50

شکل ‏4‑6: تصوير ميکروسکوپ الکتروني روبشی موضع عیب پوستگی در بزرگنمایی 1000× 50

شکل ‏4‑7: آناليز عنصری کمی (EDS) در شکاف پوستگی و نقاط اطراف آن………………. 51

شکل ‏4‑8: نتايج مربوط به آناليز فازی (XRD) دو نمونه دارای عیب پوستگی………………… 52

شکل 4‑9: مدل تجربی حاصل از برش بیلت از صفحه در بردارنده پین­ها……………………… 53

شکل 4‑10: مناطق مرده اولیه و ثانویه و منطقه تغییر­فرم غیر­یکنواخت در مدل تجربی………… 53

شکل 4‑11: کانتور تنش فون مایزز ایجاد شده در مدل شبیه­سازی شده با اعمال ضریب اصطکاک  (µ=0.51)در هر مرحله از فرایند اکستروژن…………………………………………………………………………………………… 54

شکل 4-12: کانتور کرنش پلاستیک فون مایزز ایجاد شده در مدل شبیه­سازی شده با اعمال ضریب اصطکاک  (µ=0.51)در هر مرحله……………………………………………………………………………………………………….. 55

شکل 4‑13: مناطق مختلف تغییرفرم در مدل شبیه­سازی شده فرایند اکستروژن لوله با اعمال ضریب اصطکاک  (µ=0.51)در مرحله نهایی فرایند………………………………………………………………………………………………… 55

شکل 4‑14: مدل شبیه­سازی شده فرایند اکستروژن لوله با اعمال ضریب اصطکاک  (µ=0.51)و خطوط نشان دهنده سیلان فلز در مرحله نهایی فرایند………………………………………………………………………………………… 56

شکل 4-15: جهت سیلان ماده در مرحله پایانی فرایند اکستروژن با استفاده از تکنیک (Streamtrace)     57

شکل 4‑16: کانتور تنش فون مایزز ایجاد شده در مدل شبیه­سازی شده با اعمال ضریب اصطکاک  (µ=0)در هر مرحله    58

شکل 4‑17: کانتور کرنش پلاستیک فون مایزز ایجاد شده در مدل شبیه­سازی شده با اعمال ضریب اصطکاک  (µ=0)در هر مرحله……………………………………………………………………………………………………….. 60

شکل 4‑18: مدل شبیه­سازی شده فرایند اکستروژن لوله با اعمال ضریب اصطکاک (µ=0) با در نظر گرفتن شرایط روانکاری کامل و خطوط نشان دهنده سیلان فلز در مرحله نهایی فرایند…………………………………………….. 60

شکل 4‑19: نمودار نیرو بر حسب جابجایی برای ضرایب اصطکاک 0، 2/0، 3/0 و51/0…… 61

شکل 4‑20: نمودار انرژی بر حسب زمان برای ضرایب اصطکاک 0، 2/0، 3/0 و51/0……… 62

شکل 4‑21: نمودار تنش بر حسب طول مسیر تعریف شده بر روی سطح بیلت در تماس با جداره کانتینر با اعمال ضریب اصطکاک  (µ=0.51)در مرحله نهایی……………………………………………………………………………….. 63

شکل 4‑22: نمودار کرنش بر حسب طول مسیر تعریف شده بر روی سطح بیلت در تماس با جداره کانتینر با اعمال ضریب اصطکاک  (µ=0.51)در مرحله نهایی………………………………………………………………… 63

شکل 4‑23: نمودار تنش بر حسب طول مسیر تعریف شده بر روی سطح بیلت در تماس با جداره کانتینر با اعمال ضریب اصطکاک  (µ=0)در مرحله نهایی……………………………………………………………………………………. 64

شکل 4‑24: نمودار کرنش بر حسب طول مسیر تعریف شده بر روی سطح بیلت در تماس با جداره کانتینر با اعمال ضریب اصطکاک  (µ=0)در مرحله نهایی…………………………………………………………………….. 64

شکل5‑1: مدل سیلان نوع C و خطوط متناظر با پین های موجود در مدل تجربی…………….. 70

فهرست جدول ها

عنوان                                                                                                     صفحه

جدول ‏3‑1:ترکيب شيميايي آلياژهای مورد استفاده (درصد وزني)…………………………………… 39

جدول ‏3‑2: داده­های نرم افزاری بکاررفته در شبیه­سازی فرایند اکستروژن لوله………………… 44

جدول ‏4‑1: آناليز ترکيب شيميايي مربوط به 4 نمونه بیلت ریخته­گری شده…………………….. 46

جدول ‏4‑2: آناليز عنصری کمی (EDS) در چهار نقطه مشخص شده در شکل 4-7………. 51