فرایند کشش عمیق گرم غیرهمدما مبتنی بر نیروی ورقگیر متناوب: بهبود شکل‌پذیری آلومینیوم 5083 به کمک تحلیل اجزای محدود

نوع مقاله : علمی ترویجی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

2 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

چکیده

افزایش روزافزون کاربرد ورق‌های آلیاژی آلومینیوم در صنعت خوردوسازی، به علت نسبت استحکام به وزن بالا، نیازمند بهبود مشکلات شکل‌پذیری این فلز است. شکل‌دهی گرم آلیاژهای آلومینیومی راهکاری کاربردی جهت بهبود و ارتقای این چالش ‌است. هدف از این مقاله بررسی فرایند کشش عمیق گرم در شرایط غیر همدما است که با اعمال نیروی ورقگیر متناوب در حین شکل‌دهی، شرایط سبب تسهیل جریان ورق در حین سر خوردن به درون حفره ماتریس ایجاد می‌‌گردد. بدین منظور با استفاده از نتایج بهینه‌ از ترکیبی از نتایج تجربی و تحلیل مدل اجزای محدود در دمای محیط، آزمایش‌های کشش عمیق با اعمال گرادیان دمایی برای آلیاژ آلومینیوم سری 5083 با ضخامت 2 میلی‌متر در دمای 150 درجه سانتیگراد انجام شد. نتایج حاصل نشان داد که در فرایند کشش عمیق گرم غیرهمدما مبتنی بر نیروی ورقگیر متناوب، علاوه بر کاهش نیروی شکل‌دهی، افزایش چشمگیر قابلیت کشش در مقایسه با حالت نیروی ورقگیر ثابت در دمای محیط ایجاد می‌گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Benchmarking, Automotive. Body in white, 1997.
[2] Bolt, PJ, Lamboo, NAPM, and Rozier, PJCM. Feasibility of warm drawing of aluminium products. Journal of Materials Processing Technology, 115(1):118–121, 2001.
[3] Varandi, Abozar Barimani. The non-isothermal hot deep drawing of aa5083 aluminum alloy. Mechanics & Industry, 21(1):112, 2020.
[4] Toros, Serkan, Ozturk, Fahrettin, and Kacar, Ilyas. Review of warm forming of aluminum–magnesium alloys. Journal of materials processing technology, 207(1-3):1–12, 2008.
[5] Tanaka, Hiroki, Nagai, Yasunori, Oguri, Yoshifumi, and Yoshida, Hideo. Mechanical properties of 5083 aluminum alloy sheets produced by isothermal rolling. Materials transactions, 48(8):2008–2013, 2007.
[6] Yoshihara, Shouichirou, Yamamoto, H, Manabe, K, and Nishimura, H. Formability enhancement in magnesium alloy deep drawing by local heating and cooling technique. Journal of Materials Processing Technology, 143:612–615, 2003.
[7] Ambrogio, G, Filice, L, Palumbo, G, and Pinto, S. Prediction of formability extension in deep drawing when superimposing a thermal gradient. Journal of Materials Processing Technology, 162:454–460, 2005.
[8] Palumbo, G, Sorgente, D, Tricarico, L, Zhang, SH, and Zheng, WT. Numerical and experimental investigations on the effect of the heating strategy and the punch speed on the warm deep drawing of magnesium alloy az31. Journal of Materials Processing Technology, 191(1-3):342–346, 2007.
[9] Schneider, R, Grant, RJ, Schlosser, JM, Rimkus, W, Radlmayr, K, Grabner, F, and Maier, Ch. An investigation of the deep drawing behavior of automotive aluminum alloys at very low temperatures. Metallurgical and Materials Transactions A, 51(3):1123– 1133, 2020.
[10] Hui, Wang, Luo, Ying-bing, Friedman, Peter, Chen, Ming-he, and Lin, Gao. Warm forming behavior of high strength aluminum alloy aa7075. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 22(1):1–7, 2012.
[11] Barimani Varandi, Abozar and Jamal Hosseinipour, Seyed. Investigation of process parameters in production of cylindrical parts by gradient warm deep drawing. Modares Mechanical Engineering, 14(10), 2015.
[۱۲] بریمانی ورندی, ابوذر و حسینی‌پور, سیدجمال. مطالعه عددی و تجربی اثر سرعت شکل‌دهی در فرآیند کشش عمیق گرم گرادیانی. مکانیک سازه‌ها و شاره‌ها, 8(2):51-66, 1397.
[13] Atul S, Takalkar and Babu, MC Lenin. A review on effect of thinning, wrinkling and spring-back on deep drawing process. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, 233(4):1011–1036, 2019.
[14] Qin, Siji. Research on axisymmetrical deep drawing process based on radial double segmental blankholder technique. Zhongguo Jixie Gongcheng(China Mechanical Engineering), 22(14):1741–1744, 2011.
[15] Tommerup, Søren and Endelt, Benny. Experimental verification of a deep drawing tool system for adaptive blank holder pressure distribution. Journal of Materials Processing Technology, 212(11):2529– 2540, 2012.
[16] Shi, Yu Qing. Improving the quality in deep drawing of rectangle parts using variable blank holder force. in Applied Mechanics and Materials, vol. 37, pp. 521–524. Trans Tech Publ, 2010.
[17] Hassan, MA, Suenaga, R, Takakura, N, and Yamaguchi, K. A novel process on friction aided deep drawing using tapered blank holder divided into four segments. Journal of Materials Processing Technology, 159(3):418–425, 2005.
[18] Gavas, M. Increasing the deep drawability of al1050 aluminum sheet using multi-point blank holder. Metalurgija, 45(2):109–113, 2006.
[19] Gavas, M and Izciler, M. Deep drawing with antilock braking system (abs). Mechanism and machine theory, 41(12):1467–1476, 2006.
[۲۰] ابراهیم, صادقی برزانی. بررسی تجربی سیستم ABS در فرایند کشش عمیق قطعات استوانه‌ای. پایان‌نامه کارشناسی‌ارشد, دانشگاه صنعتی (نوشیروانی) بابل, 1390.
[21] Siegert, K and Ziegler, M. Pulsating blankholder forces in the deep-draw processes. CIRP Annals, 46(1):205–208, 1997.
[22] Mostafapur, Amir, Ahangar, Sattar, and Dadkhah, Reza. Numerical and experimental investigation of pulsating blankholder effect on drawing of cylindrical part of aluminum alloy in deep drawing process. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 69(5-8):1113–1121, 2013.
[23] Nezami, Saman, Akbari, Amir, and Ahangar, Sattar. Parametric investigation of pulsating blank holder’s effect in deep drawing process of rectangular al 1050 cup. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, 39(10):4081–4090, 2017.
[24] Palumbo, G and Tricarico, L. Numerical and experimental investigations on the warm deep drawing process of circular aluminum alloy specimens. Journal of materials processing technology, 184(1- 3):115–123, 2007.
[25] Hosford, William F and Caddell, Robert M. Metal forming: mechanics and metallurgy. Cambridge University Press, 2011.