مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مطالعه پنجره فرایند در کشش عمیق هیدرومکانیکی فنجانی مربعی با ورق دولایه آلومینیوم–فولاد

نویسندگان
1 دانشیار/دانشگاه بیرجند
2 دانشجوی دکتری/دانشگاه بیرجند
3 دانشیار/دانشگاه تربیت دبیر شهید رجائی
4 استادیار دانشگاه بیرجند
چکیده
در فرایند کشش عمیق هیدرومکانیکی محفظه‌ای از سیال جایگزین ماتریس شده است و شکل نهایی قطعه براساس شکل سنبه‌ی صلب تعیین می‌گردد. جهت جلوگیری از بروز پارگی و چین‌خوردگی در قطعه لازم است فشار سیال در حین فرایند در محدوده‌ی کاری مجاز تغییر نماید. منحنی ناحیه کاری نشان‌دهنده محدوده حداکثر نسبت کشش قابل دستیابی بدون ایجاد پارگی در ورق، تحت بیشترین فشار محفظه‌ای می‌باشد. در این مقاله کشش عمیق هیدرومکانیکی فنجانی‌های با مقطع مربعی از جنس ورق دولایه آلومینیوم-فولاد به دلیل بالا بردن نسبت کشش آلومینیوم به صورت ورق دولایه ترکیبی با فولاد، با استفاده از آزمایش‌های تجربی و شبیه‌سازی‌های اجزای محدود بررسی شده است. به منظور تشخیص شروع پارگی در شبیه‌سازی از نمودار حد شکل‌دهی که به روش تجربی برای ورق دولایه آلومینیوم/ فولاد بدست آمد، استفاده شد. از آزمایش-های تجربی به منظور مقایسه و تایید صحت مدل اجزای محدود استفاده گردید. تاثیر پارامترهای فرایند مانند ضخامت لایه‌های مختلف ورق، فشار پیش‌بالج، فشار محفظه‌ای و ضریب اصطکاک بر روی ناحیه‌ی کاری و پنجره فرایند بررسی گردیده است. نتایج عددی نشان می‌دهد که برای هر فشار پیش‌بالج یک مقدار بهینه برای نسبت کشش مشخص وجود دارد. همچنین با افزایش فشار محفظه‌ای، چروکیدگی در ناحیه فلانج کاهش می‌یابد. با افزایش اصطکاک بین ورق و قالب یا ورق و ورق‌گیر ناحیه کاری کوچکتر شده، در حالی که با افزایش اصطکاک بین ورق و سنبه ناحیه کاری بزرگتر می‌شود. برای ارزیابی نتایج عددی برای نسبت کشش‌های متفاوت آزمایش‌های تجربی انجام شد که تطابق خوبی بین نتایج تجربی و عددی مشاهده گردید.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Study of Process Window in Square Cup Hydromechanical Deep Drawing of Aluminium/Steel Double Layer Sheet

نویسندگان English

Hossein Amirabadi 1
Farzad Rahmani 2
Mohammad Hoseinpour Gollo 3
S.M.H. Seyedkashi 4
4 University of Birjand
چکیده English

In hydromechanical deep drawing process, the traditional matrix is replaced by pressurized fluid, and the final shape is determined based on the shape of a rigid punch. It is required to change the fluid pressure within the allowed working zone during the process to prevent the workpiece from rupturing and wrinkling,. Working zone curve represents the range of maximum available drawing ratios without rupture under the highest chamber pressure. In this paper, hydromechanical deep drawing of square cups made of aluminum-steel double layer sheets are studied by experiments and finite element simulations. In order to detect the rupture onset in simulations, experimental forming limit diagrams were obtained using for aluminum/steel double layer sheet. Experimental data were used to validate the finite element model. The effects of process parameters such as thickness of the various layers, prebulge pressure, chamber pressure and the friction coefficient were investigated on the working zone and the process window. The numerical results show that an optimum amount for the drawing ratio exists for each prebulge pressure. Also, with increasing the chamber pressure, shrinkage is reduced on the flange area. With increasing the friction between the sheet and matrix or the sheet and blank-holder, working zone becomes smaller; while with increasing the friction between the sheet and the punch it becomes larger. Experiments were performed for different drawing ratios to evaluate the numerical results, in which a good agreement was observed.

کلیدواژه‌ها English

Double Layer Sheet
Hydromechanical Deep Drawing
Process Window Diagram
Forming Limit Diagram
Square Cup