بررسی تجربی تاثیر شکل مود ارتعاشی بر رفتار فشاری آلیاژ Ti-6Al-4V تحت اعمال ارتعاشات فراصوتی

Abstract

اعمال ارتعاشات فراصوتی توان بالا در فرآیندهای شکل‌دهی منجر به تغییر رفتار مکانیکی ماده و کاهش تنش سیلان در حین اعمال ارتعاشات می‌شود. این امر سبب بهبود شکل‌پذیری ماده و کاهش نیروهای شکل‌دهی می‌گردد. برای بررسی تاثیر ارتعاشات فراصوتی روی مواد مختلف، می‎توان از آزمون کشش و فشار استاندارد استفاده کرد. در این پژوهش، برای بررسی رفتار فشاری آلیاژ تیتانیوم Ti-6Al-4V تحت اعمال ارتعاشات فراصوتی، یک مجموعه طراحی، تحلیل، ساخته و آزمایش شد. ارتعاشات فراصوتی توسط مبدل تولید و از طریق تقویت‌کننده (بوستر) و ابزار یا سنبه فشارنده (هورن) به نمونه آزمون منتقل می‌شود. هندسه ابزار (هورن) و شکل مود ارتعاشی (گره یا شکم) و نیز توان اعمال ارتعاشات فراصوتی از جمله پارامترهای موثر در این فرآیند است. از اینرو، شکل‌های مختلف سنبه ساخته شد تا نمونه در موقعیت گره (حداقل دامنه ارتعاشی) و شکم ارتعاشی (حداکثر دامنه ارتعاشی) قرار گیرد و اثر آن بر روی میزان انتقال امواج و بازدهی آنها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که اعمال ارتعاشات فراصوتی موجب کاهش تنش سیلان ماده (تا حدود 17.36 درصد) گردید. کاهش تنش سیلان به توان ارتعاشات فراصوتی وابسته است و با افزایش توان، تنش سیلان کاهش بیشتری می‌یابد. همچنین پدیده سخت‌شوندگی پسماند در این آلیاژ مشاهده نشد و بطور کلی، اعمال ارتعاشات فراصوتی منجر به کاهش کرنش شکست نمونه‌ها شد. در نهایت تفاوت میزان انتقال ارتعاشات فراصوتی به نمونه‌ها با سنبه‌های مختلف مشهود بود و حالت شکل مود ارتعاشی با موقعیت گره ارتعاشی بر روی نمونه اثرپذیری بیشتری را بر روی کاهش تنش سیلان داشته است.