مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی تجربی و شبیه سازی اثر پارامترهای سوراخکاری اصطکاکی بر طول بوش در ورق فولاد زنگ‌نزن AISI 304

نویسندگان
1 استادیار گروه مکانیک دانشگاه بیرجند
2 دانشجوی دکتری/دانشگاه بیرجند
3 استادیار/دانشگاه بیرجند
چکیده
سوراخکاری اصطکاکی یکی از روش‌های غیرمرسوم ولی کاربردی برای ایجاد و شکل‌دهی سوراخ در ورق‌های نازک می‌باشد. در این روش یک ابزار چرخان در ورق نفوذ کرده و در یک مرحله بدون ایجاد براده ضمن سوراخ کردن ورق، یک بوش در طرف دیگر ایجاد می‌کند. ابزار مورد استفاده در این روش دارای شکل مخروطی و بدون لبه برنده است و از حرارت ایجاد شده بر اثر اصطکاک بین ابزار و قطعه‌کار، برای نرم کردن ماده، نفوذ به قطعه‌کار و ایجاد بوش استفاده می‌شود. در این فرآیند، درجه حرارت قطعه کار در حین عملیات بالا و به تبع آن میزان شکل‌دهی نیز زیاد می‌باشد. لذا شبیه سازی به روش اجزای محدود، ابزار مناسبی برای درک جریان ماده، تنش، کرنش و طول بوش می‌باشد. در این مقاله از نرم افزار اباکوس برای شبیه‌سازی رفتار فرآیند سوراخکاری اصطکاکی استفاده شد. برای صحت‌سنجی نتایج شبیه سازی، طول بوش ایجاد شده توسط ابزار با قطرهای مختلف در سرعت‌های پیشروی و دورانی متفاوت اندازه گیری و با داده های حاصل از آزمایشهای تجربی مقایسه شدند. هدف این تحقیق تعیین پارامترهای فرآیند برای ایجاد بوش با ضخامت یکنواخت و بررسی تاثیر آن‌ها بر فرم بوش می‌باشد. دراین راستا، طراحی آزمایش با روش عاملی کامل صورت گرفت و نتایج با استفاده از روش آماری تحلیل واریانس تفسیر گردید. مشخص شد که بیشترین تاثیر بر طول بوش ایجاد شده در سوراخکاری اصطکاکی را ابتدا قطر ابزار با 94% تاثیر، سپس سرعت پیشروی با 3% و در نهایت کمترین اثر را سرعت دورانی با 2% تاثیر دارا می‌باشند.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Experimental investigation and simulation of the effects of friction drilling parameters on length of bush in stainless steel AISI304 sheet

نویسندگان English

Hossein Amirabadi 1
Sajjad Khisheh 2
Seyed Mohammad Hossein Seyedkashi 3
چکیده English

Friction drilling is a nontraditional hole-making process used to create and form the holes in thin sheets. The process involves penetration of a rotating conical tool into a sheet metal work piece and creation of a bushed hole in a single step. The tools are conical without having cutting edges, and the heat caused by friction between the tool and workpiece is used to soften the material, penetrate into the workpiece and make the bush. In this process, the temperature is high, and so that the deformation. The simulation by finite element analysis is a useful tool for understanding the material flow, stress, strain and length of bush. In this research, Abacus software was used to simulate the behavior of friction drilling. To verify the simulation results, the length of bushes created by tools with different diameters at different rotational speeds and federate were measured, and results were compared with experimental data. The aim of this study was to determine the process parameters to provide the bush with a uniform thickness, and study their effect on the shape of bush. Therefore, DOE was performed using a full factorial method and results were interpreted using ANOVA. Results showed that the tool diameter has the greatest effect (95%) on the length of bush during friction drilling, then feed rate (3%) and finally rotational speed (2%) has the smallest effect.

کلیدواژه‌ها English

Stainless steel AISI 304
Friction drilling
Design of experiment
Finite element simulation