مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بهینه‌سازی فرآیند ترکیبی کشش عمیق و شکل‌دهی با گاز به روش تاگوچی جهت تولید قطعات مکعبی از آلیاژ AA5083

نویسندگان
1 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل
2 دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل
چکیده
آلیاژهای آلومینیوم به دلیل ویژگی‌ نسبت استحکام به چگالی بالا در صنایع مختلف کاربرد گسترده‌ای پیدا کرده‌اند. این آلیاژها در دمای محیط قابلیت شکل‌پذیری مناسبی ندارند و لذا در دماهای بالا شکل‌‌دهی آنها انجام می‌شود. از روش‌های شکل‌‌دهی گرم که برای آلیاژهای آلومینیوم استفاده می‌شود می‌توان به کشش عمیق گرم و شکل‌دهی داغ با گاز اشاره نمود. این دو روش هر کدام دارای مزایا و معایب خاص خود هستند. در این پژوهش یک فرآیند شکل‌دهی ترکیبی شامل کشش عمیق گرم و شکل‌دهی داغ با گاز1 مورد استفاده قرار گرفته است. در این فرآیند در مرحله اول با استفاده از کشش عمیق گرم پیش فرم ایجاد شده و در مرحله دوم به کمک شکل‌دهی داغ با گاز قطعه نهایی تولید می‌شود. هدف از این پژوهش ،بهینه‌سازی سطوح پارامترهای اصلی فرآیند برای شکل‌‌دهی قطعات مکعبی از جنس ورق آلیاژ آلومینیوم 5083 می‌باشد. این پارامترها شامل دما و نیروی ورقگیر در مرحله کشش عمیق و دما و فشار گاز اعمالی در مرحله شکل‌دهی با گاز می‌باشند. بهترین سطوح پارامترهای فرآیند، با استفاده از روش طراحی آزمایشات تاگوچی انتخاب گردید. نتایج نشان می‌دهد که در دمای 350 درجه سانتی‌گراد و نیروی ورقگیر 1000 نیوتن برای کشش عمیق و همچنین دمای 485 درجه سانتی‌گراد و فشار 0.6 مگاپاسکال برای مرحله شکل‌دهی با گاز می‌توان به کمترین میزان نازک شدگی در قطعه دست پیدا کرد. در این شرایط حداکثر نازک شدگی 22 درصد بدست آمده است.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Optimization of the combined process of deep-drawing and gas-forming by Taguchi method for producing cubic parts from AA5083 alloy

نویسندگان English

Seyed Mohammad Ebrahim Alinaghi-Maddah 1
Seyed Jamal Hosseinipour 2
Mohammad Bakhshi-Jooybari 2
1 Department of Mechanical Engineering, Babol Noshirvani University of Technology
2 Babol university of Technology
چکیده English

Aluminum alloys have become widespread in the various industries due to the characteristic of high strength-to-density ratio. These alloys do not have a suitable formability at ambient temperature so they formed at high temperatures. The main hot forming methods used for aluminum alloys include deep drawing and gas forming. Both of these methods have their own advantages and disadvantages. In this study, a combined process involving deep drawing and gas forming has been used. In this process, the first step is to create a pre-formed deep drawing and in the second stage, the final piece is produced by gas forming process. The purpose of this study is to optimize the levels of the main process parameters for the shaping of cubic parts of aluminum sheet 5083 sheet. These parameters include the temperature and blank-holder force of deep drawing stage and the temperature and gas pressure at the gas forming stage. The best levels of process parameters were selected using the Taguchi experimental design method. The results show that the temperature at 350 ° C and the blank-holder force of 1000 N for deep drawing, as well as the temperature of 485 ° C and the gas pressure of 0.6 MPa for the gas forming stage, can be achieved with the least degree of thinning in the specimen. The maximum thinning achieved is 22%.

کلیدواژه‌ها English

Warm deep drawing
Hot metal gas forming
Aluminum alloy 5083
Optimization
Taguchi method
[1] C.H. Hamilton and A.K. Ghosh, Superplastic Sheet Forming, Metals Handbook, pp 852–869, 1988
[2] Symposium on Aluminum Applications, ASM Conference, Pittsburgh, PA , October 13-15, 2003
[3] Y. H. Kim, J. Lee, S. S. Hong, Optimal design of superplastic forming processes, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 112 ,No. 3 , pp. 166–173, 2001
[4] A. Huang, A. Lowe, M. J Cardew-Hall, Experimental validation of sheet thickness optimization foe superplastic forming of engineering structures, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 112 , No. 3 , pp. 136-143, 2001
[5] K. Nakamura, Manufacturing Method of Formed Product Having Required Wall Thickness by Superplastic Blow Forming Method, Patent Abstract of Japan,Vol. 4 , No. 2 ,pp. 835-841, 1989
[6] J.R. Fischer, Prethinning for Superplastic Forming, U.S. Patent Number 5,823,032, 1998
[7] G. LuckeyJr, P. Friedmana, K. Weinmann, Design and experimental validation of a two-stage superplastic forming die, journal of materials processing technology, Vol. 209,No. 4 , pp. 2152–2160, 2009
[8] Asghar Shamsi-Sarband, Seyed Jamal Hosseinipour, Mohammad Bakhshi-Jooybari, and Mohsen Shakeri, The Effect of Geometric Parameters of Conical Cups on the Preform Shape in Two-Stage Superplastic Forming Process, Journal of Materials Engineering and Performance,Vol. 22 ,No. 12 , pp. 3601-3608 , 2013
[9] P.A. Friedman, Method and Apparatus for Superplastic Forming, U.S. Patent Number 6,581,428, 2003
[10] Y. Luo, S. G. Luckey, P. A. Friedman,Y. Peng, Development of an advanced superplastic forming process utilizing a mechanical pre-forming operation, International Journal of Machine Tools & Manufacture,Vol. 48 , No. 12 , pp. 1509–1518 , 2008
[11] Y. Luo, S.G. Luckey, W.B. Copple, and P.A. Friedman, Comparison of Advanced SPF Die Technologies in the Forming of a Production Panel, International Journal of Machine Tools & Manufacture, Vol. 17 , No. 2 , pp. 142–152, 2008
[12] J. Liu, M.-J. Tan, Y. Aue-u-lan, A. W. Jarfors, K.-S. Fong and S. Castagne, Superplastic-like forming of non-superplastic AA5083 combined with mechanical pre-forming, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Vol. 52 ,No. 1 , pp. 123–129, 2011
[13] J. Liu, M.-J. Tan, C.-V. Lim and B.-W. Chua, Process optimization and microstructural development during superplastic-like forming of AA5083, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Vol. 69 , No. 9 , pp. 2415-2422 , 2013.
[14] J. Liu, M.-J. Tan, Y. Aue-u-lan, M. Guo, S. Castagne and B.-W. Chua, Superplastic-like forming of Ti-6Al-4V alloy, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Vol. 69 ,No. 5 , pp. 1097–1104 , 2013
[15] A. Barimani Varandi, S. J. Hosseinipour, Investigation of process parameters in production of cylindrical parts by gradient warm deep drawing, Modares Mechanical Engineering, Vol. 14, No. 10, pp. 187-194 , 2014 (in Persian)