مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تاثیر پارامترهای فرآیندی بر مقدار خمش در فرآیند شکل‌دهی با لیزر و تعیین رابطه‌ی پیش‌بینی زاویه‌ی نهایی خم

نویسندگان
1 دانشجو
2 استاد دانشگاه تربیت مدرس
3 استاد دانشگاه شهیدرجایی
چکیده
فرآیند شکل‌دهی با استفاده از لیزر از جمله فرآیندهای شکل‌دهی حرارتی است که در آن، از پرتو لیزر به عنوان عامل شکل‌دهی استفاده می‌شود. در این فرآیند، تشکیل گرادیان دمایی در راستای ضخامت ورق باعث ایجاد خمش نهایی می‌شود. تاکنون، بیشتر مطالعه‌های انجام‌شده متمرکز بر شکل‌دهی انواع مختلف فولاد می‌باشد. درحالی‌که فرآیند شکل‌دهی با لیزر در سایر مواد فلزی و غیرفلزی، نظیر آلیاژهای آلومینیوم، نیز قابل استفاده است. انعکاس سطحی بالای پرتو لیزر و ضریب هدایت حرارتی بزرگ آلیاژهای آلومینیوم ازجمله‌ی عواملی‌اند که استفاده از این فرآیند برای آلومینیوم و آلیاژهای آن ‌را، درمقایسه با قطعات فولادی، پیچیده‌تر و سخت‌تر است. در این مقاله، با استفاده از شبیه‌سازی فرآیند شکل‌دهی با لیزر توسط نرم‌افزار اجزای محدود، تاثیر پارامترهای مختلف فرآیندی نظیر توان لیزر، سرعت اسکن، قطر پرتو، و ضخامت ورق بر زاویه‌ی خمش نهایی در ورق‌های آلومینیوم بررسی می‌شود. به‌منظور صحت‌سنجی شبیه‌سازی‌های فرآیند، مقایسه‌ی نتایج عددی با آزمایش‌های تجربی، که در آن از پارامترهای فرآیندی یکسان استفاده شده، انجام شده است. این مقایسه تطابق بسیار خوبی بین نتایج شبیه‌سازی و نتایج تجربی نشان می‌دهد. درانتها، با بهره‌گیری از طراحی آزمایش به شیوه‌ی عاملی کامل، رابطه‌ای جهت پیش‌بینی زاویه‌ی نهایی برحسب پارامترهای ذکر شده ارائه می‌گردد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Effects of process parameters on bending magnitude in laser forming and determine an equation to predict bending angle

نویسندگان English

Amir Hossein Roohi 1
Hassan Moslemi Naeini 2
Mohammad Hoseinpour 3
چکیده English

Laser Forming (LF) process is one of the thermal forming processes; which uses laser beam irradiation as a forming factor. In this process, temperature gradient along the sheet thickness produces the final bending angle. So far, various investigations are carried out on laser forming of low carbon steel sheets. However, LF process can be utilised in other metallic and non-metallic sheets. High surface reflectivity and thermal conductivity of aluminium sheets, compared to steel sheets, make them more difficult and more complicated to be laser formed than that of steel sheets. In this Article, using LF process simulation with the finite element software, effects of several process parameters such as laser power, scan speed, laser beam diameter and sheet thickness on final bending angle are investigated. Numerical results are validated with the same parameter assigned experimental results. This comparison shows a very good accordance between simulation and experimental results. Also, an equation is derived to predict the final bending angle correspond to the variations of mentioned parameters. This is derived by the use of Design of Experiment (DOE) and full factorial approach.

کلیدواژه‌ها English

Laser Forming Process
finite element method
Aluminium Sheet
Design of experiment
Prediction of Bending Angle