هدف از این مقاله، بررسی اثر اضافه شدن کانال میانی در فرایند اکستروژن در کانال های هم مقطع زاویه دار (ECAP) بر روی خواص مکانیکی و ریزساختار مس خالص است. به این منظور، سه قالب با زوایای داخلی 65، 75 و 90 درجه طراحی و ساخته شد و نمونه های مسی درون تمامی این قالب ها طی 4 پاس اکستروژن مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج حاصل از بررسی ریز ساختار مس نشان داد که با افزایش تعداد پاس اکستروژن، ساختار فلز مس در تمامی قالب ها از ابعاد میکرومتری به ابعاد نانومتری تبدیل شد. بیشترین کاهش ریز ساختار فلز مس مربوط به قالب با زاویه 65 درجه بود و کمترین آن نیز به قالب 90 درجه تعلق داشت. بررسی سختی قطعه کار نشان داد که مقدار سختی در سطح خارجی قطعه کار به دلیل اعمال نیرو و کرنش برشی بیشتر توسط بدنه قالب بر روی قطعه کار، افزایش چشمگیری نسبت به نمونه اولیه داشت سختی نمونه مسی پس از پاس چهارم در قالب های 90، 75 و 65 درجه به ترتیب 131، 138 و 141 برینل اندازه گیری شد. نتایج حاصل از آزمون کشش نشان داد که با کاهش زاویه کانال قالب از 90، 75 و 65 درجه، استحکام کششی نهایی قطعات نهایی اکستروژن شده، به ترتیب 23، 29 و 31 درصد نسبت به ماده خام افزایش داشت. عمر خستگی نمونه ایکپ شده در قالب با زاویه 65 درجه بهبود 17 برابری داشت. همچنین قطعات ایکپ شده در قالب با زاویه 90 و 75 درجه بهبود عمر 14 و 15 برابری داشتند.

در این تحقیق، مس خالص تجاری به وسیله فرآیند اکستروژن در کانال های هم مقطع زاویه دار (ECAP) طی هشت مرحله در دمای محیط تحت تغییر شکل پلاستیک شدید قرار گرفت. تاثیر تغییر شکل پلاستیک شدید بر ریز ساختار، خواص مکانیکی، هدایت الکتریکی و سایش الکتریکی مس خالص بررسی شد. بعلاوه، تاثیر کرنش اعمالی بر خواص مکانیکی مس اکسترود شده در هر مرحله نیز مطالعه گردید. نتایج حاصل از بررسی ریز ساختار ماده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان دادند که ساختار کریستالی ماده به طور قابل ملاحظه ای تغییر شکل یافته و پس از 4 تا 8 مرحله فرآیند ECAP طیف گسترده ای از دانه های بسیار ریز در محدوده نانو و چند صد ناومتر دیده می شوند. خواص مکانیکی پس از هر مرحله انجام فرآیند ECAP توسط آزمون سختی و فشار در دمای محیط اندازه گیری و تغییرات آنها گزارش شده است. با شکل گیری دانه های بسیار ریز (در حدود چند صد نانومتر) درون ساختار کریستالی مس خالص استحکام آن به میزان قابل ملاحظه ای افزایش یافته در حالی که هدایت الکتریکی آن به واسطه ایجاد مرزدانه های بسیار زیاد اندکی کاهش می یابد. از این رو، با استفاده از فرآیند ECAP می توان به مس خالص بسیار ریز دانه با قابلیت استحکام و هدایت الکتریکی بالا دست یافت. علاوه براین نیز با کاهش کرنش اعمالی به میزان 25 درصد در هر مرحله از فرآیند ECAP می توان به استحکام های بالاتر در مس خالص تجاری دست یافت. مقاومت در برابر سایش الکتریکی مس خالص تجاری توسط فرآیند الکتریکی- حرارتی تخلیه الکتریکی تعیین شد.

در این تحقیق امکان سنجی تولید میلة دو جنسی آلومینیوم- مس با هدف ایجاد یک پیوند بین لایه ای مستحکم و بهبود خواص مکانیکی آن در مقایسه با مواد سازنده، مورد توجه قرار گرفته است. برای این منظور، از یک فرایند اکستروژن در کانال های هم مقطع زاویه دار (طی حداکثر چهار پاس) و دو مرحله فرآیند اکستروژن مستقیم، قبل و بعد از این فرآیند استفاده شده است. تأثیر میزان کرنش ذخیره شده در نمونه ها طی هر مرحله از فرآیند ترکیبی، بر روی استحکام پیوند و برخی خصوصیات مکانیکی مورد بررسی قرار گرفته است. استحکام تسلیم فشاری و استحکام برشی پیوند برای نمونه های دو فلزی تحت دو بار اکستروژن مستقیم به ترتیب برابر263 مگاپاسکال و 4/9 مگاپاسکال اندازه گیری گردید. انجام فرآیند ECAP و تکرار آن در بین فرآیندهای اکستروژن مستقیم، باعث افزایش این مقادیر شده است؛ بطوریکه برای نمونه های دو فلزی تحت دو بار اکستروژن مستقیم بعلاوة چهار پاس فرآیند ECAP، افزایش 38 درصدی در استحکام تسلیم فشاری و 5/1 برابری در استحکام برشی پیوند به همراه داشته است. مقایسة سختی نمونه های اولیه و نهایی نشان می دهد که سختی نمونه های تولید شده بطور قابل ملاحظه ای افزایش یافته است. نوع ریزساختار حاصل شده در مس و آلومینیوم در هرکدام از نمونه های دو فلزی و مشاهدة لایة پیوندی، مؤید نتایج بدست آمده می باشد.

در تحقیق حاضر به بررسی پارامترهای موثر بر روش اکستروژن در کانال های هم مقطع زاویه دار بر روی فلز تیتانیوم پرداخته شده است. ابتدا با شناخت پارامترهای موثر بر این روش، پارامترهای اصلی و عملی انتخاب و پس از آن برای بدست آوردن سطح بهینه این روش برای فلز تیتانیوم اقدام به طراحی جداول آزمایش به روش طراحی آزمایش تاگوچی شد. پس از طراحی جدول آزمایش کلیه آزمایشات به روش المان محدود و با استفاده از نرم افزار آباکوس اجرا و نتایج بدست آمد و نتایج بدست آمده به روش مذکور بهینه گردید. نتایج بدست آمده نشان داد که بهینه ترین سطح آزمایش برای ECAP فلز تیتانیوم در بین آزمایشات انجام شده استفاده از قالب با زاویه کانال 120 درجه، دمای محیط، 2 پاس و مسیر تکرار است.

در این پژوهش یک آلیاژ Al-Mg-Si-Cu به منظور بررسی وقوع پدیده پیر کرنشی دینامیکی (DSA) به صورت حل سازی شده قبل و بعد از فرآیند اکستروژن در کانال زاویه دار همسان (ECAE) تحت آزمون کشش در دماهای 25oC تا 35oC و نرخ کرنشهای 10-4s-1 تا 10-1s-1 قرار گرفت. منفی بودن ضریب حساسیت به نرخ کرنش (m) و افزایش استحکام کششی با افزایش دما رفتارهایی بودند که در محدوده دمایی وقوع پیر کرنشی دینامیکی در این آلیاژ مشاهده شدند. بر اساس محاسبات مربوط به انرژی فعال سازی پیشنهاد شد که در دماهای پایین، پدیده پیر کرنشی دینامیکی توسط تعامل مابین اتمهای منیزیم و نابه جاییهای متحرک کنترل می شود در حالی که در دماهای بالا، تجمع اتمهای منیزیم و تشکیل فاز ثانوی، از طریق کاهش غلظت اتمهای محلول در زمینه، منجر به ظهور اثر معکوس پورتوین لشاتلیه (PLC) یا به عبارتی رفتار معکوس پیرکرنشی دینامیکی می شود. علاوه بر این، محاسبات نشان داد که اثر کشش عنصر حل شونده توسط منیزیم به عنوان عامل افزایش نسبت ازدیاد طول پس از گلویی به ازدیاد طول کل با افزایش دما و کاهش نرخ کرنش در دماهای بالاتر از 250oC است. مشاهده شد که تغییر شکل آلیاژ با استفاده از فرآیند ECAE باعث انتقال محدوده دمایی ضرایب منفی حساسیت به نرخ کرنش به دماهای پایینتر شده و تمایل به پیری دینامیکی در دماهای بالاتر را کاهش می دهد. مضافا، کرنش پس از گلویی شدن در همه دماها و نرخ کرنشهای مورد آزمایش، در نمونه های اکسترود شده در کانال زاویه دار همسان بالاتر از کرنش همگن بوده و نسبت کرنش پس از گلویی به کرنش کل در این نمونه ها حساسیت چندانی به تغییرات دما و نرخ کرنش از خود نشان نداد.

اکستروژن گردابی یک روش تغییر شکل پلاستیک شدید است که اعمال همزمان کاهش سطح مقطع و پیچش حول محور طولی قطعه کار، در داخل قالب همگرای ثابت منجر به تجمع مقادیر بالایی از کرنش در نمونه می شود. با توجه به قابلیت های فراوان این فرآیند از قبیل ایجاد کرنش بالا در یک پاس، سادگی و عدم نیاز به تجهیزات پیچیده و یکنواختی نسبی توزیع کرنش، در این کار تحقیقی اثر همزمان کاهش سطح مقطع، زاویه پیچش و منحنی شیار بر روی کرنش موثر میانگین، فاکتور آسیب بیشینه و نیروی حالت پایدار فرآیندی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل نشان می دهند مقدار کرنش موثر میانگین با افزایش مقادیر کاهش سطح مقطع و زاویه پیچش افزایش یافته و برهم کنش معناداری میان فاکتورهای مذکور وجود دارد. بیشترین مقدار فاکتور آسیب در سطح قطعه کار مشاهده می شود که با توجه به مقادیر تنش میانگین مثبت در این نقاط می توان گفت ترکهای به وجود آمده احتمالی، در اثر تنش کششی انتشار خواهند یافت. کاهش سطح مقطع و زاویه پیچش از فاکتورهای تاثیر گذار بر نیروی حالت پایدار فرآیندی بوده و منحنی شیار تاثیر چندانی برآن ندارد. بیشترین مقدار فاکتور آسیب در قالبی با دندانه های منحنی با کاهش سطح مقطع 30% و زاویه پیچش 30 درجه مشاهده می شود.

تغییر شکل پلاستیک شدید یکی از روشهای موثر در کاهش اندازه دانه های مواد فلزی و دست یابی به مواد فوق ریزدانه و نانوساختار می باشد. در مقاله حاضر تغییر شکل پلاستیک شدید از طریق ترکیبی از اکستروژن و پرس در کانالهای زاویه دار هم مقطع بر روی مواد مختلف مانند مس خالص تجاری، آلیاژ آلومینیم 7075، فولاد میکروآلیاژی و فولاد ساده کربنی فریتی به طور موفقیت آمیزی اعمال شد. با بررسی ریزساختار حاصل از تغییر شکل در دمای محیط از طریق میکروسکوپ نوری و پراش پرتو ایکس قابلیت این روش در فرآوری مواد نانوساختار به اثبات رسید. اندازه متوسط دانه ها در آلیاژ آلومینیم 7075 در حدود 160 نانومتر و فولاد ساده کربنی در حدود 125 نانومتر محاسبه شد. همچنین تغییر شکل از طریق این روش بر روی آلیاژ آلومینیم 7075 و فولاد ساده کربنی در دمای بالا اعمال شد. در مورد آلیاژ آلومینیم 7075 از طریق وقوع تبلور مجدد دینامیکی اندازه متوسط دانه ها تا 6 میکرومتر کاهش پیدا کرد. علاوه بر این تغییر شکل فولاد ساده کرینی با دمای پیشگرم 930 درجه سانتیگراد نشان داد که اندازه دانه ها در این فولاد را می توان از طریق وقوع استحاله تحت کرنش دینامیکی آستنیت به فریت تا 3 میکرومتر کاهش داد. مشخصه های تغییر شکل فرآیند تلفیقی اکستروژن-پرس در کانالهای زاویه دار هم مقطع از طریق شبیه سازی المان محدود مورد بررسی قرار گرفت. با استفاده از نتایج تحلیل المان محدود نحوه توزیع کرنش در نمونه های تغییر شکل یافته مطالعه شد.

شکل دهی غلتکی سرد فرآیندی است که در آن نوار ورق در حالت سرد با عبور پیوسته از بین مجموعه غلتک های دوار، بدون تغییر محسوس در ضخامت، به یک پروفیل با مقطع دلخواه شکل داده می شود. با توجه به نیاز به تولید قطعاتی با مقطع کانال نامتقارن، در این مقاله اثر پارامترهای هندسی بر زاویه پیچش مقطع در شکل دهی کانال نامتقارن بررسی می شود. منظور از عدم تقارن در این مقاله، تفاوت عرض بال های کانال است. برای این کار و با توجه به عدم وجود سابقه پژوهشی درباره کانال نامتقارن، یک فرایند نمونه شکل دهی کانال متقارن انتخاب شده است. ابتدا با شبیه سازی اجزای محدود این فرایند و مقایسه توزیع کرنش طولی در نزدیکی لبه بال با کرنش های تجربی، اعتبار نتایج شبیه سازی نشان داده شده است. سپس با تکرار شبیه سازی اجزای محدود برای مقطعی مشابه و با عرض بال های متفاوت و تغییر پارامترهای هندسی مانند تفاوت عرض بال ها، ضخامت ورق و زاویه پروفیل، اثر این پارامترها بر زاویه پیچش مقطع بررسی شده است. بررسی نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد که زاویه پیچش مقطع با کاهش  زاویه پروفیل و ضخامت ورق و نیز با افزایش تفاوت عرض بال ها، افزایش می یابد. شبیه سازی ها با استفاده از نسخه 6.7 نرم افزار ABAQUS انجام شده اند.