مطالعه توزیع تنش های پسماند در فرایند غلتک زنی عمیق آلومینیوم 7075

Abstract

تنش‌های پسماند به تنش‌هایی گفته می‌شوند که پس از برداشته شدن تمام نیروهای خارجی هم‌چنان در ماده باقی می‌مانند. بر اساس نوع بارگذاری تنش‌های پسماند می-توانند به دو صورت کششی و فشاری در ماده باقی بمانند. تنش‌های پسماند فشاری در جسم می‌توانند استحکام ماده در برابر بارهای وارده به‌ویژه استحکام خستگی را بهبود ببخشند. یکی از روش‌های ایجاد تنش‌های پسماند فشاری استفاده از فرایند غلتک‌زنی عمیق می‌باشد که با توجه به سادگی و پایین بودن هزینه به‌طور گسترده در صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این مقاله مدل‌سازی فرایند غلتک‌زنی آلومینیوم 7075و شبیه‌سازی آن به‌کمک روش اجزاء محدود مورد بررسی قرار می‌گیرد و تأثیر عوامل مهمی هم‌چون قطر ساچمه در ابزار غلتک‌زن، گام پیشروی، عمق نفوذ و تعداد عبور بر روی توزیع تنش‌پسماند بررسی می‌شوند. از الگوی سخت شوندگی چرخه‌ای شابوش در شبیه‌سازی‌ها استفاده شده‌است. ثابت‌های این الگو از آزمایش چرخه‌ای کرنش کنترل آلومینیوم 7075 محاسبه شده‌اند. برای راستی آزمایی نتایج شبیه‌سازی‌های اجزاء محدود از نتایج آزمایش و شبیه‌سازی‌های پژوهش‌های پیشین استفاده شده‌است. نتایج این مقاله نشان می‌دهد که عمق و میزان تنش‌پسماند فشاری با افزایش قطر ساچمه غلتک‌زن، میزان عمق نفوذ و تعداد عبور غلتک افزایش می‌یابد ولی با افزایش گام پیشروی میزان تنش پسماند و یکنواختی توزیع تنش پسماند کاهش می‌یابد. هم چنین الگوی مومسان شابوش می‌تواند رفتار ماده در بارگذاری‌های کم‌چرخه مانند فرایند غلتک‌زنی را پیش‌بینی نموده و به کار گیری روش اجزاء محدود در محاسبه تنش‌پسماند به‌جای روش‌های تجربی علاوه بر کاهش هزینه و زمان توزیع تنش پسماند در عمق بیشتری را نمایان می‌سازد.