مطالعه تحلیلی و تجربی نیروی شکل‌دهی در فرآیند شکل‌دهی افزایشی ورق

نوع مقاله: مقاله علمی ترویجی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک

2 استادیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک

3 استادیار، دانشکده مهندسی، دانشگاه بوعلی سینا

چکیده

فرآیند شکل‌دهی افزایشی یکی از روش‌های نوین شکل‌دهی ورق‌های فلزی است که به دلیل عدم نیاز به ابزار و قالب خاص و گران‌قیمت برای تولیدات با تعداد کم و تنوع زیاد بسیار مناسب است و از همین رو در سال‌های اخیر مورد توجه زیادی قرار گرفته است. در این مقاله مدلی تحلیلی جهت پیش بینی نیروی عمودی وارد بر ابزار در فرآیند شکل‌دهی افزایشی ورق فلزی با در نظر گرفتن اثرات کشش و خمش ارائه شده است. با انجام فرآیند شکل‌دهی افزایشی به صورت تجربی، نتایج به‌دست آمده از روابط تحلیلی با نتایج تجربی مقایسه شده است که دقت مناسب روابط تحلیلی را نشان می‌دهد. همچنین با استفاده از طراحی آزمایش بر اساس روش سطح پاسخ اثر پارامترهای فرآینز قبیل قطر ابزار، اندازه گام و زاویه کشش بر نیروی شکل‌دهی بررسی شده است. بر اساس نتایج به‌دست آمده با افزایش قطر ابزار، اندازه گام و زاویه کشش نیروی شکل‌دهی افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها


[1] Petek, Aleš, Kuzman, Karl, and Kopač, Janez. Deformations and forces analysis of single point incremental sheet metal forming. Archives of Materials science and Engineering, 35(2):107–116, 2009.
[2] Minutolo, F Capece, Durante, M, Formisano, A, and Langella, A. Forces analysis in sheet incremental forming and comparison of experimental and simulation results. in Intelligent production machines and systems, pp. 229–234. Elsevier, 2006.
[3] Duflou, Joost, Tunckol, Yasemin, Szekeres, Alex, and Vanherck, Paul. Experimental study on force measurements for single point incremental forming. Journal of Materials Processing Technology, 189(1-3):65–72, 2007.
[4] Arfa, H, Bahloul, R, and BelHadjSalah, H. Finite element modelling and experimental investigation of single point incremental forming process of aluminum sheets: influence of process parameters on punch force monitoring and on mechanical and geometrical quality of parts. International journal of material forming, 6(4):483–510, 2013.
[5] Aerens, Richard, Eyckens, Philip, Van Bael, Albert, and Duflou, JR. Force prediction for single point incremental forming deduced from experimental and fem observations. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 46(9-12):969–982, 2010. [6] Iseki, Hideo. An approximate deformation analysis and
fem analysis for the incremental bulging of sheet metal using a spherical roller. Journal of Materials Processing Technology, 111(1-3):150–154, 2001.
[7] Mirnia, Mohammad J and Dariani, Bijan M. Analysis of incremental sheet metal forming using the upper-bound approach. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, 226(8):1309–1320, 2012.
[8] Li, Yanle, Daniel, William JT, Liu, Zhaobing, Lu, Haibo, and Meehan, Paul A. Deformation mechanics and efficient force prediction in single point incremental forming. Journal of Materials Processing Technology, 221:100–111, 2015.
[9] Centeno, Gabriel, Bagudanch, Isabel, Martínez-Donaire, Andrés Jesús, Garcia-Romeu, Maria Luisa, and Vallellano, Carpóforo. Critical analysis of necking and fracture limit strains and forming forces in single-point incremental forming. Materials & Design, 63:20–29, 2014.
[10] Bagudanch, I, Garcia-Romeu, ML, Centeno, G, ElíasZúñiga, A, and Ciurana, J. Forming force and temperature effects on single point incremental forming of polyvinylchloride. Journal of materials processing technology, 219:221–229, 2015.
[11] Al-Ghamdi, Khalid A and Hussain, G. Forming forces in incremental forming of a geometry with corner feature: investigation into the effect of forming parameters using response surface approach. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 76(9-12):2185–2197, 2015.
[12] Pak, Abbas, Deilami Azodi, Hamed, and Mahmoudi, Mehdi. Investigation of ultrasonic assisted incremental sheet metal forming process. Modares Mechanical Engineering, 14(11), 2015 (in Persian).
[13] Deilami Azodi, Hamed, Pak, Abbas, and Mahmoudi, Mehdi. Effects of process parameters in ultrasonic vibration assisted incremental sheet metal forming. Iranian Journal of Manufacturing Engineering, 2(3), 2015 (in Persian).
[14] Honarpisheh, Mohammad and Gheysarian, Ahmad. An experimental study on the process parameters of incremental forming of explosively-welded al/cu bimetal. Journal of Computational & Applied Research in Mechanical Engineering (JCARME), 7(1):73–83, 2017.
[15] Kumar, Ajay and Gulati, Vishal. Experimental investigations and optimization of forming force in incremental sheet forming. Sādhanā, 43(10):159, 2018.
[16] Ambrogio, G, Filice, L, and Micari, F. A force measuring based strategy for failure prevention in incremental forming. Journal of materials processing technology, 177(1-3):413–416, 2006.
[17] Petek, Aleš. The definition of stable technological window by incremental sheet metal forming. Ph.D. thesis, University of Ljubljana, Ljubljana, 2009.
[18] Young, D and Jeswiet, J. Wall thickness variations in single-point incremental forming. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, 218(11):1453–1459, 2004.