بررسی تجربی تغییرات بافت، سختی و استحکام رزوه های ایجاد شده در لوله با فرایند پیچ زنی غلطکی و ماشینکاری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، آزمایشگاه تحقیقاتی سیستم‌های تولید پایدار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

2 کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

چکیده

از فرایندهای مختلفی نظیر ماشینکاری و نورد برای تولید رزوه استفاده می­شود. با توجه به نیاز به رزوه­هایی با کیفیت و استحکام بالا، فرایند پیچ­زنی غلطکی مورد توجه تولید کنندگان می­باشد. از دیگر مزایای فرایند، تولید بدون براده و هدر رفت ماده و نرخ تولید بالا است. بررسی خواص رزوه­ها به علت هندسه­ی نسبتاً پیچیده و ابعاد کوچک با دشواری همراه است. با توجه به نیاز روز افزون به دقت، سرعت و بهینه­سازی فرایند­های تولید توجه محققان به شبیه­سازی المان محدود بیشتر شده است. در این پژوهش به بررسی تجربی و شبیه­سازی عددی ایجاد رزوه روی لوله از جنس فولاد ST37 پرداخته شده و به منظور بررسی بافت مواد، سختی و استحکام رزوه­های ایجاد شده با فرایند پیچ­زنی غلطکی آزمایش‌هایی طراحی و اجرا شد. سپس نتایج با نتایج شبیه­سازی فرایند در کد تجاری ABAQUS و نتایج حاصل از رزوه­زنی با فرایند ماشینکاری مقایسه شد. نتایج نشان داد در سختی و استحکام رزوه­های تولید شده با فرایند پیچ­زنی غلطکی بهبود قابل توجهی حاصل می­شود و همچنین سختی این رزوه­ها در مقایسه با رزوه­های تولید شده با فرایند ماشینکاری بیشتر است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]     Ostwald P.F., Munoz J., Manufacturing Processes and Systems, 9th Edition, Wiley, New York, 1997, pp. 516.
[2]     Quality Supplants Bid-and-Buy Tradition, Vol. 85, No. 10, Industrial Distribution, October, pp. 10–12, 1996.
[3]      Chapman Woodrow W. Modern machine shop's guide to threads, threading, and threaded fasteners. Cincinnati, OH: Hanser Gardner Publications, 2004.
[4]     Khostikoev M. Z., et al. Quality control of rolled threads, Russian Engineering Research 35.2, pp. 143-146, 2015.
[5]     Kim, W., et al. "Fatigue strength and residual stress of groove-rolled products." Journal of Materials Processing Technology 194.1 (2007): 46-51.
[6]     Zhou, Congling, Shin-Ichi Nishida, and Nobusuke Hattori. Fatigue Properties of Automobile High-Strength Bolts, International Journal of Modern Physics B 22.31n32, pp. 5539-5544, 2008.
[7]     Marcelo A. L., et al. Fatigue properties of high strength bolts, Procedia Engineering 10, pp. 1297-1302, 2011.
[8]     Lee H. W., et al. Thread forming of a micro screw for storage devices using finite element analysis, Advanced Materials Research. Vol. 264. Trans Tech Publications, 2011.
[9]     Song, Jung Han, et al. Numerical and Experimental Approach for Incremental Thread Rolling Process of Micro-Sized Screws, Advanced Materials Research. Vol. 472. Trans Tech Publications, 2012.
[10] Venkateswarlu, Vartha, et al. Failure analysis and optimization of thermo-mechanical process parameters of titanium alloy (Ti–6Al–4V) fasteners for aerospace applications, Case Studies in Engineering Failure Analysis 1.2, pp. 49-60, 2013.
[11] Hwang, Yeong Maw, Kai Neng Hwang, and Chia Yu Chang. Study on Heading and Thread-rolling Processes of Magnesium Alloy Screws, Key Engineering Materials. Vol. 535. Trans Tech Publications, 2013.
[12] Cheng, Minglong, et al. Development of ultrasonic thread root rolling technology for prolonging the fatigue performance of high strength thread, Journal of Materials Processing Technology 214.11, pp. 2395-2401, 2014.
[13] Zhang, Da-Wei, and Sheng-Dun Zhao. "New method for forming shaft having thread and spline by rolling with round dies." The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 70.5-8, pp. 1455-1462, 2014.
[14] Zhang, Da-Wei, et al. Phase characteristic between dies before rolling for thread and spline synchronous rolling process, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 81.1-4, pp. 513-528, 2015.
[15] Semiatin, Sheldon Lee, ed. ASM Handbook, Volume 14A: Metalworking: Bulk Forming. ASM International, 2005.
[16] Yamanaka, Shigeru, et al. Plastic Working of Metallic Glass Bolts by Cold Thread Rolling." Materials transactions 52.2, pp. 243-249, 2011.
[17] Callister   William D., and David G. Rethwisch. Materials science and engineering. Vol. 5. NY: John Wiley & Sons, 2011.