مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مطالعه‌ی تجربی و عددی فرایند شکل‌دهی پینی تنشی ورق‌های فلزی آلیاژ آلومینیوم

نویسندگان
1 دانشگاه شاهرود
2 عضو هیات علمی/ دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه شاهرود
چکیده
شکل‌دهی پینی به‌عنوان یک روش شکل‌دهی موثر در صنایع هوایی، از فرایند ساچمهزنی مشتق شده است. کاربرد عمدهی آن جهت تولید قطعات نازک بزرگ با انحناهای ملایم از جمله پنلها و پوستهی بال هواپیماها میباشد. این فرایند به دو دستهی شکل‌دهی پینی بدون پیشکرنش کشسان (شکل‌دهی پینی رایج) و با پیشکرنش کشسان (شکل‌دهی پینی تنشی) قابل تقسیم است. در این پژوهش، مطالعهی عددی و تجربی فرایندهای ساچمهزنی و شکل‌دهی پینی با و بدون پیشکرنش کشسان ورقهای آلیاژ آلومینیمی انجام گرفت. جهت انجام آزمایشهای تجربی، از ساچمههای فولادی با قطرهای mm 4/0 و mm 6/0 و نوارهایی از جنس آلیاژ آلومینیم 6T-6061Al استفاده شد. برای اعمال پیشکرنش کشسان، قیدهایی با چهار شعاع پیشخمش متفاوت ∞، mm 500، mm 375 و mm 250 طراحی و ساخته شدند. در بخش عددی با بهکار بردن پارامترهای مشابه با آزمایشها، ابتدا با استفاده از یک مدل سهبعدی با توزیع تصادفی ساچمه، فرایند ساچمهزنی شبیهسازی و تنشهای ایجاد شده در ورق (تنشهای اعمالی و پسماند) بهدست آمد. در ادامه با استفاده از این مدل و طی روندی سه مرحله‌ای، فرایندهای شکل‌دهی پینی و شکل‌دهی پینی تنشی شبیهسازی شدند. نتایج نشان داد که اعمال پیشکرنش در توزیع پروفیل تنش درون ورق و در نتیجه در تغییر شکل نهایی آن بسیار تأثیرگذار است. بر همین اساس، شکل‌دهی پینی تنشی در مقایسه با شکل‌دهی پینی رایج انحنای بزرگتری در ورق ایجاد می‌کند. همچنین با افزایش ممان پیشخمش (کاهش شعاع پیشخمش)، انحنای ایجاد شده در جهت اعمال پیشخمش، افزایش مییابد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Experimental and numerical study on stress peen forming of aluminum alloy metal sheets

نویسندگان English

Naser Dabiri 1
Seyed Hadi Ghaderi 2
Mahdi Gerdooi 1
2 Assistant Professor, Department of mechanical Engineering, Shahrood university
چکیده English

As an effective forming method in aeronautical industries, peen forming is derived from shot peening process. Major application of this process is for production large thin components with gentle curvature such as aircraft panels and wing skins. This process can be divided into two categories; peen forming without elastic pre-strain (conventional peen forming) and with elastic pre-strain (stress peen forming). In this research, numerical and experimental study of shot peening, peen forming and stress peen forming of aluminum alloy sheets were conducted. In order to perform experimental tests, steel shots with 0.4 mm and 0.6 mm diameter and aluminum alloys Al 6061-T6 strips were used. For applying elastic pre-strain, fixtures with four pre-bending radii ∞, 500 mm, 375 mm and 250 mm were designed and manufactured. In numerical section, using same parameters as applied in experiments, first by using a 3D model with random distribution of shots, shot peening process was simulated and created stresses in sheet ( induced and residual stresses), were obtained. Next by using this model and in a three step procedure, peen forming and stress peen forming processes were simulated. The results showed that applying pre-strain is very effective in distribution of stress profile inside the sheet metal and thus in the final deformation of it. Accordingly, in compared with conventional peen forming, stress peen forming produces larger curvatures in the sheet metal. Furthermore, with increasing pre-bending moment (decreasing pre-bending radius), the resultant curvature in the sheet in the direction of the applied pre-bending, increases.

کلیدواژه‌ها English

Sheet metal forming
Residual Stress
Shot peening
Peen forming
Stress peen forming