کتاب اکستروژن: کاربرد و شبیه‌سازی نوشته‌ی بهزاد تیموری و جواد مرزبان راد کاربردهای صنعتی روش اکستروژن را به همراه روش‌های تحلیلی از طریق بکارگیری نرم‌افزارهای شبیه‌سازی تشریح می‌کند.

یکی از روش‌های تولید که در بسیاری صنایع کاربرد ‌دارد، روش تولید از طریق اکستروژن است. این روش به زبان ساده، ساخت قطعات از طریق فشار دادن ماده از درون یک قالب با سطح مقطع ثابت است. گرچه ساخت یک لوله با روش اکستروژن بیش از دو قرن قدمت‌ دارد، اما می‌توان تنوع و پیشرفت‌های جدید خصوصا بکارگیری کامپیوتر و شبیه‌سازی با نرم‌افزار را از کارهای دو دهه‌ی اخیر تلقی کرد.

اکستروژن یکی از روش‌های حجمی، برای تغییر شکل مواد به منظور کاهش ضخامت یا سطح مقطع آن‌ها است که در نتیجه آن، قطعاتی با سطح مقطع صاف و عمودی تولید می‌شوند. جهت انجام فرایند اکستروژن، ماده اولیه موردنظر، به درون قالب اکستروژن که سطح مقطع موردنظر روی آن ایجاد شده‌ است، فشرده می‌شود و در نتیجه، قطعه اکسترود شده با سطح مقطع قالب، تولید می‌شود. دو مزیت این فرایند، نسبت به دیگر روش‌های شکل‌دهی، قابلیت بالا در تولید قطعاتی با سطح مقطع پیچیده و همچنین شکل‌دهی مواد ترد و شکننده است، زیرا ماده در این روش، تنها تحت فشار و تنش برشی قرار می‌گیرد. این روش همچنین قطعاتی، با سطح مقطع بسیار باکیفیت و صاف ایجاد می‌کند و باعث استحکام بیشتر مواد می‌شود. اکستروژن می‌تواند پیوسته (تولید قطعات با طول زیاد) یا نیمه‌پیوسته (تولید چندتکه‌ای) باشد. فرایند اکستروژن می‌تواند با مواد اولیه‌های سرد یا گرم انجام شوند. انواع موادی که اکستروژن روی آن‌ها انجام می‌شود عبارتند از: فلزات، پلیمرها، سرامیک‌ها و مواد غذایی و …

در فصل اول، مقدمه کوتاهی از روش‌های شکل‌دهی در دماهای مختلف به منظور ورود به بحث ارائه شده است. فصل دوم فرآیند اکستروژن و جنبه‌های مختلفی مثل قالب و تجهیزات و تأثیر عوامل مؤثری همچون روانکارها و دما تشریح شده است. در فصل سوم، کاربرد این روش تولیدی در صنایع با ارائه مثال‌های گوناگونی تبیین شده است. صنعت خودروسازی، به عنوان یک صنعت مادر، این فناوری را در ساخت قطعات خودرو بکار می‌گیرد. لذا در فصل چهارم مثال‌هایی از قطعات ساخته شده با روش اکستروژن در خودروهای مختلف نشان داده شده است. فصل پنجم با کمک شبیه‌سازی در نرم افزار Deform، جنبه‌هایی از تحلیل مسائل مورد نیاز در فرایند اکستروژن مثل اثر دما، سرعت سنبه و اصطکاک ارائه شده است. بسیاری از طراحان علاقه‌مند هستند قبل از ارائه طرح نهایی برای ساخت، همه جنبه‌های مهم و مؤثر در فرایند را شناسایی کنند. لذا این فصل می‌تواند از این منظر راهگشا باشد و روند کار را نمایش دهد.

در بخشی از کتاب اکستروژن: کاربرد و شبیه‌سازی می‌خوانیم:

امروزه سیستم‌های کامپیوتری نقش عمده‌ای در تسریع و ارتقای کیفیت فعالیت‌های مهندسی‌دارند. به‌طوری‌که اکنون ارائه خدمات مهندسی بدون دخالت کامپیوتر در مراحل مختلف برآورد و انجام محاسبات، نقشه‌کشی، تولید و انتقال مدارک و مدیریت اطلاعات و اسناد، غیرقابل انجام است. از آنجا که این روش موجب صرفه‌جویی در وقت و هزینه‌ها را فراهم می‌آورد، مورد استقبال قرارگرفته است. با روشن‌تر شدن مزایای به‌کارگیری کامپیوتر در این امور و پیدایش کاربردهای جدید برای آن، هرروز افراد بیشتری به استفاده از آن بجای ادامه روش‌های سنتی تمایل نشان می‌دهند.

یکی از مزایای شبیه‌سازی فرایند، کاهش هزینه‌های تولید و افزایش راندمان و سرعت تولید است. امروزه شرکت‌های بزرگ صنعتی، بخش شبیه‌سازی را به‌عنوان یکی از زیر مجموعه‌های فرآیند تولید دایر و تأسیس کرده‌اند. با این توضیح، پرورش و تعلیم متخصصانی که به این فرایند آگاه و آشنا باشند، از اولویت‌های کاری دانشگاه‌ها و مؤسسات آموزشی است. با توجه به مقدمه گفته شده در این فصل ابتدا نرم‌افزار Deform بطور مختصر معرفی می‌شود، سپس با استفاده از نرم‌افزار Deform چند مثال ارائه می‌شود که در آن‌ها شبیه‌سازی‌هایی برای فرایند اکستروژن و عوامل مؤثر انجام شده است.

امروزه تحلیل اجزاء محدود یک روش مهندسی بسیار قدرتمند، دقیق، پرکاربرد و متداول برای تحلیل عددی سازه‌ها، پدیده‌ها و فرایند‌های مختلف در همه حوزه‌های مهندسی است. یکی از حوزه‌های مهم در مهندسی مکانیک، مواد و متالورژی شکل دهی فلزات است که به لحاظ فیزیکی پدیده‌ای پیچیده است و فرموله کردن فرایند‌های مختلف شکل دهی با روش‌های تحلیلی کلاسیک مستلزم انجام ساده سازی‌هایی در مورد شرایط مرزی، منطقه تغییر شکل و خواص و رفتار مواد است؛ اما با استفاده از روش‌های عددی اجزاء محدود می‌توان همه شرایط مسئله را بسیار نزدیک به واقعیت لحاظ نمود و جواب‌های مورد نظر را به دست آورد. در میان نرم افزارهای متعدد موجود برای مدل‌سازی، شبیه سازی و تحلیل فرایند‌های شکل‌دهی، نرم افزار DEFORM3D‌ دارای قابلیت‌های ویژه‌ای است که بخصوص آن را برای تحلیل فرایند‌های شکل دهی حجمی (Bulk Forming Processes) بسیار مناسب ساخته است. در واقع نرم افزار DEFORM3D محیطی مجازی را فراهم نموده است که مهندسان، طراحان و متخصصین‌ می‌توانند فرایند‌های شکل دهی فلزات را در آن شبیه سازی نموده و بخصوص در زمینه طراحی قالب و ابزار به سعی و خطا بپردازند و هزینه‌های تولید را به شدت کاهش دهند.

فهرست مطالب
فصل اول: مقدمه‌
مقدمه
فرایندهای شکل دهی بر مبنای دما
فرایند کار گرم
فرایند کار سرد
فرایند کار نیمه گرم
روش‌های شکل دهی بر مبنای ماشین آلات
فورج (آهنگری، پتک کاری)
نورد
اکستروژن
پرسش‌ها
فصل دوم: فرایند اکستروژن
مقدمه
طبقه بندی فرایندهای اکستروژن
اکستروژن مستقیم (اکستروژن به جلو)
اکستروژن غیر مستقیم (اکستروژن به عقب)
مزایا و معایب اکستروژن مستقیم و غیر مستقیم
اکستروژن سرد
مزایای اکستروژن سرد
اکستروژن گرم
مزایای اکستروژن گرم
اکستروژن لوله
اکستروژن ضربه ای
اکستروژن هیدرواستاتیک
نسبت اکستروژن
تجهیزات اکستروژن
پرس‌ها
کوبه
قالب
جنس قالب
قالب‌های تخت
قالب‌های مخروطی (زاویه‌دار)
شناخت انواع فولاد و نقش آن در ساخت قالب اکستروژن
فولاد گرمکار، عناصر و ویژگی‌ها
سایش در قالب اکستروژن
نحوه چیدمان ابزارهای اکستروژن
اثر دما در اکستروژن
روانکاری در اکستروژن
روانکاری در اکستروژن سرد
عیوب اکستروژن
پرسش‌ها
فصل سوم: کاربرد اکستروژن در تولید
مقدمه
صنایع درب و پنجره سازی
صنعت دوچرخه سازی
تولید لوله‌های پی وی سی
ساخت پل‌های عابر پیاده
باتری‌ها و قاب‌های خورشیدی
الکترونیک
بدنه‌ی موتورها
کالاهای مصرفی بادوام
ساخت تیر‌های والیبال
تولید میل گرد‌های ساختمانی
تولید لوله‌های پلیمری
صنایع غذایی
راه آهن
پرسش‌ها
فصل چهارم: کاربرد در خودرو
مقدمه
وسایل نقلیه تجاری
بدنه خودروهای سبک
خودروی X350 Jaguar
خودروی Audi A8 (D2)
خودروی Audi A2
خودروی لامبورگینی گالاردو
خودروی Audi R8
خودروی فراری F430
خودروی فراری 458
خودروی فراری GTB 599
خودروی فراری کالیفرنیا
خودرو رولزرویس فالتوم
خودروی مرسدس بنز SL (R231)
خودروی Audi TT coupe
خودروی Jaguar XK
خودروی Range Rover (L405) شرکت جگوار
خودروی آئودی (C7) A6
خودروی NSX شرکت آکورا
رودستر E10 شرکت زنوس
سایر قطعات اکستروژنی
پدال و جعبه پدال
قاب شیشه جلوی خودرو
ریل سوخت خودرو
تولید بدنه موتور خودرو
کانال‌های خودروهای سقف باز شو
نتیجه گیری
پرسش‌ها
فصل پنجم: شبیه‌سازی
مقدمه
نرم افزار Deform
مثا‌ل‌ها
مقدار تنش قطعه کار در فرایند اکستروژن
تعیین اندازه دانه‌ها بعد از فرایند اکستروژن
بررسی تأثیر مقدار اصطکاک بر روی کرنش مؤثر
بررسی تأثیر سرعت سنبه بر روی حداکثر نیروی تغییر شکل
تأثیر دمای اولیه قطعه کار بر حداکثر نیروی تغییر شکل
تأثیر نسبت اکستروژن بر حداکثر نیروی تغییر شکل
تأثیر نسبت اکستروژن بر کرنش مؤثر
تأثیر پارامترهای مختلف بر روی مقدار آسیب قطعه کار، دمای نهایی و نیروی پرس
مراجع