مجله اینترنتی دیتاسرا
امروز یکشنبه ۶ فروردین ۱۳۹۶

مطالعه پنجره فرایند در کشش عمیق هیدرومکانیکی فنجانی مربعی با ورق دولایه آلومینیوم- فولاد

چکیده



در فرایند کشش عمیق هیدرومکانیکی محفظه‌ای از سیال جایگزین ماتریس شده است و شکل نهایی قطعه براساس شکل سنبه‌ی صلب تعیین می‌گردد. جهت جلوگیری از بروز پارگی و چین‌خوردگی در قطعه لازم است فشار سیال در حین فرایند در محدوده‌ی کاری مجاز تغییر نماید. منحنی ناحیه کاری نشان‌دهنده محدوده حداکثر نسبت کشش قابل دستیابی بدون ایجاد پارگی در ورق، تحت بیشترین فشار محفظه‌ای می‌باشد. در این مقاله کشش عمیق هیدرومکانیکی فنجانی‌های با مقطع مربعی از جنس ورق دولایه آلومینیوم-فولاد به دلیل بالا بردن نسبت کشش آلومینیوم به صورت ورق دولایه ترکیبی با فولاد، با استفاده از آزمایش‌های تجربی و شبیه‌سازی‌های اجزای محدود بررسی شده است. به منظور تشخیص شروع پارگی در شبیه‌سازی از نمودار حد شکل‌دهی که به روش تجربی برای ورق دولایه آلومینیوم/ فولاد بدست آمد، استفاده شد. از آزمایش-های تجربی به منظور مقایسه و تایید صحت مدل اجزای محدود استفاده گردید. تاثیر پارامترهای فرایند مانند ضخامت لایه‌های مختلف ورق، فشار پیش‌بالج، فشار محفظه‌ای و ضریب اصطکاک بر روی ناحیه‌ی کاری و پنجره فرایند بررسی گردیده است. نتایج عددی نشان می‌دهد که برای هر فشار پیش‌بالج یک مقدار بهینه برای نسبت کشش مشخص وجود دارد. همچنین با افزایش فشار محفظه‌ای، چروکیدگی در ناحیه فلانج کاهش می‌یابد. با افزایش اصطکاک بین ورق و قالب یا ورق و ورق‌گیر ناحیه کاری کوچکتر شده، در حالی که با افزایش اصطکاک بین ورق و سنبه ناحیه کاری بزرگتر می‌شود. برای ارزیابی نتایج عددی برای نسبت کشش‌های متفاوت آزمایش‌های تجربی انجام شد که تطابق خوبی بین نتایج تجربی و عددی مشاهده گردید.


مشخصات

مشخصات

توسط: سیدمحمدحسین سیدکاشی 1 ؛ فرزاد رحمنی2 ؛ حسین امیرآبادی3 ؛ محمد حسین پور گللو4 مجله: مجله علمی پژوهشی مهندسی مکانیک مدرس سال انتشار: 1395 شمسی تعداد صفحات: 7 درج در دیتاسرا: ۱۳۹۵/۹/۲۳ منبع: دیتاسرا

خرید محصول

خرید محصول

عنوان: مطالعه پنجره فرایند در کشش عمیق هیدرومکانیکی فنجانی مربعی با ورق دولایه آلومینیوم- فولاد حجم: 6.92 مگابایت فرمت فایل: pdf قیمت: 1200 تومان رمز فایل (در صورت نیاز): www.datasara.com

فرمت ایمیل صحیح نمی باشد.

گروه نرم افزاری دیتاسرا www.datasara.com

نمای مطلب

مطالعه پنجره فرایند در کشش عمیق هیدرومکانیکی فنجانی مربعی با ورق دولایه آلومینیوم- فولاد

مقدمه

امروزه صنایع مرتبط با فرایندهای شکل‌دهی ورق‌های فلزی به سمت ایجاد محصولاتی کم وزن و دارای خواص ترکیبی پیش می‌روند در این میان در سال‌های اخیر استفاده از ورق‌های چند لایه فلزی و بطور خاص ورق‌های دولایه فلزی متشکل از دولایه ورق با جنس‌های مختلف در صنایعی همچون خودروسازی‌ هوایی‌ الکتریکی‌ شیمیایی و غذایی توسعه یافته است کاربرد عمده این ورق‌ها می‌تواند به دو دلیل عمده باشد بهبود شکل پذیری ورق‌های سبک وزن و با شکل‌پذیری پایین‌ ‌ ایجاد خواص ترکیبی در سازه همچون مقاومت الکتریکی‌ مقاومت در برابر خوردگی‌ نسبت استحکام به وزن بالا وو غیره‌ ملایی و همکاران ‌ ‌ شکل‌پذیری ورق‌های دولایه فلزی با مدل‌سازی المان محدود را مورد بررسی قرار دادند و نتایج را با روش‌های تئوری و تجربی مقایسه کردند از مهم‌ترین نتایجشان می‌توان به این اثباره کرد که استفاده از روش تئوری راهی مناسب برای دست یابی به منحنی حد شکل‌دهی این ورق‌ها می‌باشد کدخدایان و همکاران ‌و نیز به اصلاح هندسه قالب در فرآیند خمش شکل ورق دولایه فلزی با هدف جبران‌سازی پدیده بازگشت فنری پرداختند ژانگ و همکاران در پژوهش‌های جداگانه‌ای ساخت قطعات استوانه‌ای‌ جعبه‌های مخروطی با مقطع چهار ضلعی و قطعات سهمی‌گون را با روش کشش عمیق هیدرومکانیکی مورد بررسی قرار دادند جنسن و همکاران ‌و با حل معادله‌ی رینولدز به روش تفاضل محدود برای جریان سیال بین ورق و ماتریس در عملیات کشش عمیق هیدرومکانیکی‌ از این مدل به عنوان الگوریتم تماسی در شبیه‌سازی فرایند به روش اجزای محدود استفاده نمودند رحمنی و همکاران ‌‌ تاثیر پارامترهای موش بر کشش عمیق قطعات مربعی را مورد بررسی قرار داده وو با نتایج تجربی مقایسه کردند هدف از این مقاله بررسی ناحیه شکل‌دهی امن در کشش عمیق هیدرومکانیکی ورق های دولایه و دستیابی به یک پنجره فرایند مناسب برای تولید نمونه بدون عیب برای قطعات مربعی می باشده این ی کشش عمیق به دلیل خاص بودن شکل سنبه دارای پیچیدگی های خاص در انتخاب شکل لوح‌آ اولیه است‌ با استفاده از نتایج این تحقیق مهندسان طراح در صنعت‌ بسادگیی می‌توانند محدوده کاری ایمن را برای تولید این محصول استخراج نمایند ص‌ مدل سازی برای شبیه‌سازی عددی‌ فرآیند در نرم افزار تحلیلی آباکوس‌ مدل شده است و مدل ساخته شده در آباکوس‌ ‌صردح‌ف مورد استفاده قرار گرفت‌ در شبیه‌سازی از فشار با توزیع یکنواخت سطحی استفاده شده است‌ تغییرات فشار در مراحل پیش‌بالج و شکل‌دهی به صورت خطی می‌باشد لوح به صورت جسم شکل‌پذیر و سه‌بعدی در نظر گرفته شده و با وجود اینکه لوح اولیه معمولا کاملا یکنواخت و بدون عیب نیست‌ از تنش باقیمانده صرف‌نظر شده است‌ با استفاده از رابطه ‌ ‌ می‌توان نسبت کشش را برای قطعات غیرگرد به‌دست آورد ‌ ‌ ‌ همچنین ارتفاع کشش نیز با استفاده از رابطه قابل محاسبه می‌باشد

در نهایت با قرار دادن نسبت کشش مورد نظر در رابطه فوق می‌توان ضریب را به راحتی محاسبه کرد و لوح مورد نظر را طراحی نمود ضریب و ارتفاع کشش مربوط به نسبت کشش‌های متفاوت برای قطعه مربعی با ‌ در جدول آمده است‌ برای مقاطلع مربعی‌ لوح هشت ضلعی با ضخامت اولیه میلی‌متر با استفاده از المان‌های پوسته‌ای هل‌ ‌و مدل شده است‌ کل لوح شامل ‌ ‌ گره المان می‌باشد مدل شبیه‌سازی شده در شکل نشان داده شده است قالب‌ سنبه و ورق‌گیر به صورت صلب مدل شده‌اند ضریب اصطکاک بین ورق و ورق‌گیر ‌بین ورق و سنبه ‌ ‌ بین بلائی و قالب ‌ با مدل اصطکاکی کولمب در نظر گرفته شده است ‌ در شبیه‌سازی به جای تاثیر فشار سیال شکل‌دهی از فشار با توزیع یکنواخت سطحی استفاده و به منظور صرفه‌جویی در زمان محاسبه‌ کل زمان شکل‌دهی ثانیه در نظر گرفته شده است‌ه تغییرات فشار در مراحل پیش‌بالج و شکل‌دهی به صورت خطی می‌باشد ‌شکل ‌ ‌در عمل فشار پیش‌بالج توسط پمپ ایجاد می‌شود در حالی که فشار محفظه‌ای با حرکت سنبه به سمت پایین تا فشار نهایی به صورت خطی افزایش می‌یابد بررس تجربی ‌ ‌ نحوه تولید ورق های دولایه برای ساخت ورق های دولایه به روش نورد سرد در ابتدا باید ورق های یک لایه‌ی معمولی تهیه شوند ابعاد این ورق ها باید با توجه به توان دستگاه نورد و ‌ ‌ یکسان شود سپس یک سطح از هرکدام از ورق‌ها آماده می‌شود در مرحله بعد ورق‌ها از سمتی که آماده شده‌اند روی یکدیگر قرار گرفته و در دمای محیط نورد می شوند سپس ورق‌ها عملیات حرارتی می شوند و ‌ ‌ ‌آزمون لایه کنی و کشش ورق های دولایه برای اطمینان از اینکه دولایه ورق با استحکام کافی به یکدیگر جوش

خورده‌اند از آزمون استاندارد لایه کنی استفاده گردید برای انجام این آزمون‌ ورق ها با اندازه مشخص بریده شده و انتهای ورق دولایه اندکی از یکدیگر جدا می شوند و لبه‌های ورق‌ها را برگردانده و به فک دستگاه کشش بسته می شود برای معرفی جنس ورق‌ها به نرم‌افزار باید نمودار تنش‌ ‌کرنش حقیقی هر یک از ورق‌ها موجود باشد بنابراین باید پس از اینکه ورق دولایه با استفاده از فرایند نورد ساخته و آماده شد دو لایه با استفاده از آزمون لایه کنی از یکدیگر جدا شده و سپس نمونه آزمون کشش به صورت استاندارد برای هر لایه تهیه شود زمانی که ورق با فرایند نورد تولید شود تمامی قسمت‌های ورق در راستای نورد دارای استحکام کششی یکسان می شود و به راحتی از انتهای ورق می‌توان برای آزمون کشش سرد استفاده نمود نمونه‌های آزمون کشش سرد در شکل و مشاهده می‌شود منحنی تنش کرنش حاصل از کشش برای هر کدام از جنس‌ها جداگانه به نرم‌افزار وارد گردیده است‌

منحنی‌های تنش‌ ‌کرنش فولاد و آلومینیوم مورد استفاده در شکل نمایش داده شده است‌ فولاد مورد استفاده‌ ‌ ورق آلومینیومی می‌باشد البته قابل ذکر است که به دلیل انجام فرآیند نورد روی این ورق‌ها به جهت ساخت ورق دولایه‌ کارسختی شدیدی در این ورق‌ها روی داده است‌ مدول یانگ‌ ضریب پواسون و چگالی نیز برای هر کدام از جنس‌ها در جدول آورده شده است‌ نمودار حد شکل‌دهی میزان یا وسعت تغییر شکلی که در فرایند شکل‌دادن بدون ایجاد هرگونه وضعیت نامطلوب‌ مانند تخریب یا شکست‌ در ماده می‌توان به آن دست یافت‌ شکل‌پذیری آن ماده را مشخص می‌کند در هر فرایند تغییر شکل‌ در ارتباط با شکل هندسی آن فرایند محدودیت‌هایی وجود دارد که برای هر ماده متفاوت است‌ کمیتی که شکل‌پذیری را مشخص می‌کند معمولا تغییر شکل نسبی تا شکست است‌ این کمیتت معمولا از طریق آزمایش‌های مختلف مانند کشش‌ فشار و پیچش تعیین می‌شوده به منظور تشخیص شروع پارگی در شبیه‌سازی از نمودار حد شکل‌ده‌ی‌ا ‌هسه‌ که از آزمایش‌های تجربی به‌دست آمده استفاده شده است‌ منحنی‌های حد شکل‌دهی ورق با استفاده از کشش قالب سنبه و ماتریس به دست می‌آید نحوه انتخاب قالب و نمونه‌های ورق با استفاده از استاندارد محاسبه شده است‌ قطر سنبه مورد نظرر میلی‌متر و قطر دایره‌های حک شده برروی ورق‌های براساس استاندارد ‌ ‌ ‌ ‌ به قطر میلی متر و فاصله مرکز تا مرکز و میلی متر شبکه‌بندی شده است‌ پس از انجام آزمایش‌ برای اندازه‌گیری دایره‌های تغییرشکل یافته از نوار مایلر و کولیس دیجیتال استفاده شد در تمامی آزمون‌های حد شکل‌دهی و کشش‌ لایه فولادی با سنبه در تماس می‌باشد برای ترسیم منحنی حد شکل‌دهی حداقل با انجام آزمون چهار نمونه می‌توان یک منحنی رسم کرده در این تحقیق نمونه‌ای از ورق دولایه آلومینیوم‌ فولاد که برروی هم نورد شده‌اند استفاده شده است‌ نمونه با طول ومیلمتر و عرض‌های مختلف به ضخامت میلی‌متر بریده شدند شکل لوح شبکه‌بندی شده برای انجام آزمایش‌ و شکل ه نمونه‌هایی از قطعات شکل داده شده را نشان می‌دهند با استفاده از آزمایش‌های تجربی‌ نمودار حد شکل‌دهی ‌هسسکال‌ برای ورق‌های دولایه لومینیوم‌ فولاد بدست آمده که در شکل و نشان داده شده است‌

‌ ‌ تجهیزات آزمایشگاهی به منظور تایید شبیه‌سازی عددی‌ یک سیستم آزمایشگاهی برای فرایند طراحی و ساخته شد این سیستم در شکل ‌ نشان داده شده است‌ دو شیر اطمینان و به ترتیب فشار پیش‌بالج و فشار حداکثر محفظه‌ای را کنترل می‌کننده در مرحله پیش‌بالج روغن به کمک پمپ به محفظه وارد شده‌ و فشار داخل محفظه افزایش می‌یابد در مرحله شکل‌دهی با حرکت سنبه به داخل محفظه‌ فشار روغن به شدت افزایش می‌یابده شیر یکطرفه مانع از برگشت روغن و تخلیه‌ی آن از طریق مسیر پمپ روغن می‌شود پس از رسیدن فشار به حد نهایی تعیین شده‌ عملیات در فشار ثابت ادامهه می یابده با توجه به ضخامت میلیمتری ورق‌ فاصله بین ورق و قالب میلی‌متر در نظر گرفته شده است‌ با کنترل فشار محفظه‌ای به وسیله دو شیر اطمینان و فرایند کشش عمیق تحت نسبت‌های کشش متفاوت انجام گرفت و توزیع ضخامت و ناحیه کاری مربوط به این شرایط تعیین شد آزمایش‌های تجربی با استفاده از یک پرس ه‌ تن هیدرولیکی که در شکل مشاهده میشود انجام شده است‌ه نمونه‌ای از لوح‌های اولیه بریده شده‌ برای نسبت کشش‌های متفاوت در شکل ‌ نشان داده شده است‌ همچنین دو نمونه تولید شده با دو نسبت کشش در شکل مشخص شده است‌ ‌ بتاج و بحث ‌ ‌ ‌ ‌تاثیر ضخامت های مختلف بین آلومینیوم و فولاد ضخامت‌های متفاوت دو جنس اثری کاملا متفاوت برروی نسبت حد کشش دارد شکل ‌ اثر سه ضخامت متفاوت بین آلومینیوم و فولاد برروی نسبت حدی کشش را نشان می‌دهد مشاهده می‌شود که با افزایش ضخامت فولاد

دلیل شرایط اصطکاکی بین سنبب و قالب‌ از منطقب شاع سرسنبب بوده‌ اما در کشش عمیق هیدرومکانیکی بخاطر وجود فشار هیدرومکانیکی بالا با چسبیدن ورق به سنبه و عدم تماس با قالب‌ پارگی در دیواره قطعه اتفاق افتاده است‌ در حین فرآیند کشش عمیق هیدرومکانیکی‌ فشار سیال به ورق وارد می‌شود و باعث می‌شود که ورق در مقابل ورق‌گیر فشرده شوده این عمل باعث تامین نیروی ورق‌گیر شده که مقدار آن به فشار سیال و سطحی از ورق که با ورق‌گیر در تماس است‌ بستگی دارد هنگامیکه فشار سیال از حد فشار بالایی تجاوز کند نیروی ورق‌گیر از مقدار ‌ ‌بحرانی‌ ‌ بیشتر می‌شود و پارگی در ورق بوجود می‌آید از طرف دیگر اگر فشار به‌کار رفته کمتر از حد مقدار پائینی باشد و در نتیجه نیروی ورق‌گیر برای جلوگیری از توسعه تنش های فشاری در فلانج کافی نبوده و در نهایت چروکیدگی بوجود می‌آید درشکل حدود بحرانی پارگی و چین‌خوردگی در پنجره فرآیند به‌صورت بثبماتیک نشان داده بثبده است‌

نسبت به آلومینیوم‌ نسبت حدی کشش افزایش می‌یابد در این شکل سه ضخامت متفاوت برای ورق دولایه میلی‌متری مورد مقایسه قرار گرفته است‌ شکل و قطعه‌های کشیده شده تحت شرایط ضخامتی آلومینیوم ‌ میلی‌متر و فولاد ک‌ میلی‌متری را نشان می‌دهد که تحت دو شرایط کشش عمیق سنتی و کشش عمیق هیدرومکانیکی با فشار سیال که‌ا کشیده شده‌اند همانگونه که مشخص است پارگی در قطعه کشش عمیق سنتی به

‌ ‌ تاثیر فشار بیش‌بالج شکل‌های تاثیر فشارهای پیش‌بالج متفاوت را برروی ناحیه کاری ورق‌های تک‌لایه ‌ ‌کلاو با ثابت نگه‌داشتن همه پارامترها نشان می‌دهد با افزایش فشار پیش‌بالج از بار حداکثر نسبت کشش قابل دستیابی بدون پارگی در هر دو ورق افزایش می‌یابد با این تفاوت که ناحیه کاری ورق‌های فولادی بیشتر از ورق‌های آلومینیوم می‌باشد دلیل این پدیده‌ بالج ورق در ابتدای فرایند و جلوگیری ازز تماس آن با پروفیل شعاع قالب می‌باشد در فشارهای محفظه‌ای پایین‌ بین فشار پیش بالج بار تفاوت چندانی وجود ندارد در فشارهای محفظه‌ای پایین‌ برای هر دو فشار پیش بالج گفته شده‌ لوح با پروفیلل شعاع قالب در تماس است‌ در فشار پیش بار هم در فشارهای محفظه‌ای پایین و هم در فشارهای محفظه‌ای بالا نسبت کشش کاهش می‌یابد با اعمال فشار بار کرنش اولیه ورق در ناحیه تماس آن با ورق‌گیر افزایش یافته و ضخامت ورق در ابتدای فرایند کاهش می‌یابد که باعث ایجاد عیب در محصول نهایی می‌شود با توجه به اینکه فشار پیش‌بالج اولیه ه‌ص بار برای هر دو ورق تک‌لایه به عنوان فشار اولیه مناسب شناسایی شده‌ همانطور که در شکل و مشاهده می‌شود برای سه ضخامت متفاوت بین آلومینیوم و فولاد در فشار پیش‌بالج ‌ بار دامنه‌های کاری متفاوتی بدست آمده است‌ شکل ناحیه کاری برایی ورق‌های دولایه آلومینیوم فولاد با فشارهای پیش‌بالج متفاوت را نشان می‌دهد همانطور که از شکل مشخص است ناحیه کاری این ورق به مراتب بهتر از ورق‌های تک‌لایه آلومینیومی و نزدیک ورق‌های فولادی می‌باشد فشار پیش‌بالج بار دستیابی به ناحیه بزرگتری

دولایه آلومینیوم فولاد با ضخامت های ‌ میلی‌متر فولاد میلی‌متر آلومینیوم را نشان می‌دهد آزمایش‌ها نشان‌دهنده آن است که با افزایش فشار سیال تا بار حد کشش فرایند از افزایش یافته است‌ با افزایش بیشتر فشار سیال حد کشش فرایند کاهش می‌یابد و نتیجه ی در این مقاله بررسی عددی و تجربی حد شکل‌دهی در فرایند شکل‌دهی هیدرومکانیکی ورق‌های دولایه قطعات مربعی انجام شد و تاثیر پارامترهای فرایند مانند فشار پیش‌بالج‌ ضخامت لایه‌های مختلف و اثر ضریب اصطکاک برروی ناحیه کاری مورد بررسی قرار گرفت‌ همچنین دستیابی به یک ناحیه کاری مناسب برای تولید نمونه بدونن عیب از مهم ترین عوامل می باشد برطبق نتایج بدست آمده با افزایش ضخامت ورق می‌توان به ناحیه کاری بزرگتر و نسبت کشش بالاتر دست یافت‌ نتایج عددی نیز مشابه نتایج تجربی نشان می‌دهد که با اعمال فشار

سیال‌ نسبت حد کشش فرایند ابتدا افزایش یافته تا در یک فشار بهینه‌ حداکثر نسبت کشش قابل حصول به‌دست آید با افزایش بیشتر فشار نسبت حد کشش فرایند کمتر می‌شود نتایج نشان می‌دهد در فشارهای پیش‌بالج کمتر از ‌‌ لوح نمی‌تواند به سنبه بچسبد و شکل اولیه سنبه را به خود بگیرد در نتیجه میزان نازک‌شدگی افزایش می‌یابد فشار بیشتر از نیز برای شکل‌دهی مناسب نیست‌ زیرا میزان نازک‌شدگی زیاد است‌ه درنتیجه بهترین فشارهای پیش‌بالج بین کلاک‌ه لا تا کلاص‌ه ه‌ می‌باشد نتایج عددی نشان‌دهنده کاهش قابل ملاحظه حد شکل‌دهی در اثر افزایش اصطکاک بین ورق و ورق‌گیر است‌ در فشارهایی بالا افزایش اصطکاک بین ورق و ماتریس در حالت فاصله‌انداز ثابت‌ تاثیر چندانی برروی نسبت حد کشش ندارد در حالی که در فشارهای پایین به علت تماس ورق با شعاع ماتریس‌ با افزایش اصطکاکک بین ورق و ماتریس‌ نسبت کشش کاهش می‌یابد اصطکاک بین ورق و سنبه نیز اثر کاملا متفاوت دارده با افزایش آن نسبت حد کشش افزایش می‌یابد علت این رفتار آن است که با افزایش فشار سیال‌ محلل پارگی از شعاع سرسنبه به سمت شعاع ماتریس جابجا می‌شود


مطالب پیشنهادی
متأسفانه موردی یافت نشد.
ناحیه کاربری

فرمت ایمیل صحیح نمی باشد. ایمیل خود را وارد نمایید.

رمز عبور خود را وارد نمایید.

گزیده ها
پرواز با اتومبیل پرنده: اتومبیل تی‌اف-ایکس مجوز پرواز گرفت
گزیده های پر بیننده ترین اخبار روز و هفته
جشن کریسمس در نقاط مختلف جهان (+عکس)
گزیده های وبگردی و اخبار جذاب
بازیافت ماشین های قدیمی به روشی نو!
گزیده های وبگردی و اخبار جذاب
لوکس ترین خودروهای دنیا در نمایشگاه اتومبیل لس آنجلس (+عکس)
گزیده های پر بیننده ترین اخبار روز و هفته
مجله اینترنتی دیتاسرا
کلیه حقوق مادی و معنوی این وبسایت متعلق به گروه نرم افزاری دیتاسرا می باشد.
Copyright © 2015