مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تعیین پنجره شکل‌دهی ورق فولادی St12 در فرآیند شکل‌دهی تدریجی تک‌نقطه‌ای هرم ناقص به روش تجربی

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
گروه مهندسی مکانیک، مرکز پژوهشی فرآیندهای نوین شکل‌دهی مواد، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران
چکیده
شکل‌دهی تدریجی نوعی از روش‌های نمونه‌سازی سریع به شمار می­آید و از انعطاف پذیری و صرفه اقتصادی بالایی در حجم تولید کم برخوردار است. با این وجود، کمبود دانش فنی، استفاده از این روش را در صنعت دچار چالش نموده است. از جمله مواردی که می­تواند کمک شایانی در بکارگیری عملی این فرآیند بنماید، پنجره فرآیندی مناسب می­باشد؛ پنجره‌ای که به کمک آن بتوان حداکثر عمق پارگی ورق را با توجه به جنس، ضخامت و زاویه جداره شکل‌دهی، تعیین کرد. در این پژوهش، ابتدا شکل‌پذیری ورق فولادی کم کربن از جنس St۱۲ با ضخامت‌های۱.۲۵ و ۱.۵۰ میلیمتر در فرآیند شکل‌دهی تدریجی تک نقطه‌ای یک هرم ناقص با زوایای جداره ثابت مختلف به روش تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. سپس، شکل­پذیری هرم ناقص با زاویه جداره متغیر، تحت دو هندسه جداره متفاوت مطالعه شده است. بر اساس نتایج تجربی، پنجره­های­ فرآیندی بر حسب بیشترین عمق قابل شکل­دهی و زاویه ­جداره ارائه می­شود و تحت شرایط متفاوت با یکدیگر مقایسه می­گردند. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داده است که زاویه جداره بحرانی برای ورق St۱۲ در شکل­دهی هرم با زاویه جداره ثابت، متفاوت از هرم با زاویه جداره متغیر می­باشد و به ابعاد قاعده هرم و ضخامت­های مورد بررسی بستگی ندارد. زاویه جداره بحرانی برای هرم با زاویه ثابت و متغیر به ترتیب برابر با و بدست آمد. به علاوه، برای هرم با زاویه جداره ثابت، توزیع ضخامت تقریبا ثابت، در حالی که برای هرم با زاویه جداره متغیر، توزیع ضخامت در طول مسیر تغییر می‌نماید.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Determination of Process Window of St12 Steel Sheet in Single Point Incremental Forming of a Truncated Pyramid by Experimental Method

نویسندگان English

R. Panahi liavoli
M. Bakhshi Jooybari
H. Gorji
Mohammad Javad Mirnia
1Mechanical Engineering Depatment, Advanced Material Forming Research Center, Babol Noshirvani University of Technology, Babol, Iran
چکیده English

Incremental forming is considered as one of the rapid prototyping methods and has a high degree of flexibility and cost-effectiveness at low production volume. Meanwhile, the lack of technical knowledge has challenged the use of this method in the industry. One of the things that can help the actual usage of this process is the suitable process window; a window used to determine maximum tearing depth of the sheet with respect to the material, thickness and wall angle. In this study, firstly, the formability of low-carbon steel sheet, St12, with the thicknesses of 1.25 and 1.50 mm in single point incremental forming of a truncated pyramid with different constant wall angles has been investigated experimentally. Then, it is compared with the formability of the truncated pyramid with variable wall angles under two different wall geometries. Based on the experimental results, the process windows are presented in terms of the maximum depth and wall angle and compared to each other under different circumstances. The results showed that the critical wall angle for St12 sheet in incremental forming of a truncated pyramid with a fixed wall angle differs from the pyramid with variable wall angle, but doesn't depend on the size of the pyramid base. The critical wall angle for the fixed and variable wall angle pyramids was obtained 67⁰ and 75⁰, respectively. For a pyramid with a fixed wall angle, the thickness distribution of the wall is almost constant, while for a pyramid with a variable wall, it varies along the path.

کلیدواژه‌ها English

formability
Process Window
Low-Carbon Steel Sheet
Single point incremental forming
Matsubara S. Incremental backward bulge forming of a sheet metal with a hemispherical head tool-a study of a numerical control forming system II. Journal of the Japan Society for Technology of Plasticity. 1994;35(406):1311-1316. [Link]
Kim TJ, Yang DY. Improvement of formability for the incremental sheet metal forming process. International Journal of Mechanical Sciences. 2000;42(7):1271-1286. [Link] [DOI:10.1016/S0020-7403(99)00047-8]
Shim MS, Park JJ. The formability of aluminum sheet in incremental forming. Journal of Materials Processing Technology. 2001;113(1-3):654-658. [Link] [DOI:10.1016/S0924-0136(01)00679-3]
Kim YH, Park JJ. Effect of process parameters on formability in incremental forming of sheet metal. Journal of Materials Processing Technology. 2002;130-131:42-46. [Link] [DOI:10.1016/S0924-0136(02)00788-4]
Ham M, Jeswiet J. Forming limit curves in single point incremental forming. CIRP Annals. 2007;56(1):277-280. [Link] [DOI:10.1016/j.cirp.2007.05.064]
Hussain G, Gao L. A novel method to test the thinning limits of sheet metals in negative incremental forming. International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2007;47(3-4):419-435. [Link] [DOI:10.1016/j.ijmachtools.2006.06.015]
Silva MB, Nielsen PS, Bay N, Martins PAF. Failure mechanisms in single-point incremental forming of metals. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2011;56(9-12):893-903. [Link] [DOI:10.1007/s00170-011-3254-1]
Seong DY, Haque MZ, Kim JB, Stoughton TB, Yoon JW. Suppression of necking in incremental sheet forming. International Journal of Solids and Structures. 2014;51(15-16):2840-2849. [Link] [DOI:10.1016/j.ijsolstr.2014.04.007]
Kurra S, Regalla SP. Experimental and numerical studies on formability of extra-deep drawing steel in incremental sheet metal forming. Journal of Materials Research and Technology. 2014;3(2):158-171. [Link] [DOI:10.1016/j.jmrt.2014.03.009]
Barani Shooli A, Amini Najafabadi S, Farzin M. Experimental formability investigation of titanium alloy in hot incremental sheet forming process. Modares Mechanical Engineering. 2015;15(6):107-114. [Persian] [Link]
Nikdooz AH, Mirnia MJ, Baseri H. Study of formability of aluminum truncated pyramid in single-stage and two-stage incremental sheet forming. Modares Mechanical Engineering. 2016;16(5):210-220. [Persian] [Link]
Mirnia MJ, Shamsari M. Numerical prediction of failure in single point incremental forming using a phenomenological ductile fracture criterion. Journal of Materials Processing Technology. 2017;244:17-43. [Link] [DOI:10.1016/j.jmatprotec.2017.01.029]
Mirnia MJ, Vahdani M, Shamsari M. Ductile damage and deformation mechanics in multistage single point incremental forming. International Journal of Mechanical Sciences. 2018;136:396-412. [Link] [DOI:10.1016/j.ijmecsci.2017.12.051]