مطالعه عددی و تجربی اثر سرعت شکل دهی در فرآیند کشش عمیق گرم گرادیانی

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

2 دانشیار، مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

چکیده

استفاده از آلیاژهای آلومینیم و منیزیم به علت شکل پذیری پایین آنها در دمای محیط، در مقایسه با فولادها همراه با محدودیت هایی است. ابداع روش های نوین جهت افزایش شکل پذیری این آلیاژها، همواره در صنعت شکل دهی فلزات ورق مورد تحقیق قرار گرفته است. تحقیقات صورت گرفته افزایش چشمگیر شکل پذیری آلیاژهای آلومینیم و منیزیم را با افزایش دما نشان داده است. در نتیجه ضرورت کاربرد فرآیند های شکل دهی گرم، مطالعه و بررسی پارامتر های تاثیر گذار بر فرآیند را ایجاب می کند. در این مقاله مطالعه عددی و تجربی اثر سرعت شکل دهی در فرآیند کشش عمیق گرم گرادیانی قطعات استوانه ای برای ورق آلیاژی آلومینیم 5083 با ضخامت mm2 مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور آزمایش هایی در سه سرعت 60، 200 و mm/min378 در دماهای مختلف با نیروی ورقگیر ثابت انجام شده است. تاثیر سرعت شکل دهی بر روی نیروی سنبه، توزیع ضخامت و رفتار گوشواره ای، و نیز نسبت کشش حدی و گرادیان دما مورد بحث و تحلیل قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که با افزایش دما و کاهش سرعت شکل دهی، نیروی سنبه کاهش و نسبت کشش افزایش یافته و همچنین توزیع ضخامت یکنواخت تری ایجاد شده است. همچنین مشاهده شده که با افزایش دما، تعداد و موقعیت گوشواره ها علی رغم کاهش دامنه، ثابت مانده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Kalpakjian S, Schmid SR, Kok CW (2008) Manufacturing processes for engineering materials. Pearson-Prentice Hall.

[2] Yoshihara S (2003) Formability enhancement in magnesium alloy deep drawing by local heating and cooling technique. J Mater Process Technol 143:  612-615.

[3] Ambrogio G (2005) Prediction of formability extension in deep drawing when superimposing a thermal gradient. J Mater Process Technol 162: 454-460.

[4] Palumbo G (2007) Numerical and experimental investigations on the effect of the heating strategy and the punch speed on the warm deep drawing of magnesium alloy AZ31. J Mater Process Technol 191(1): 342-346.

[5] Naka T, Yoshida F (1999) Deep drawability of type 5083 aluminium–magnesium alloy sheet under various conditions of temperature and forming speed. J Mater Process Technol 89: 19-23.

[6] Moon Y, et al. (2001) Tool temperature control to increase the deep drawability of aluminum 1050 sheet. Int J Mach Tools Manuf 41(9): 1283-1294.

[7] Naka T, et al (2001) The effects of temperature and forming speed on the forming limit diagram for type 5083 aluminum–magnesium alloy sheet. J Mater Process Technol 113(1):  648-653.

[8] Takuda H, et al (2002) Finite element simulation of warm deep drawing of aluminium alloy sheet when accounting for heat conduction. J Mater Process Technol 120(1): 412-418.

[9] Palumbo G, Tricarico L (2007) Numerical and experimental investigations on the warm deep drawing process of circular aluminum alloy specimens. J Mater Process Technol 184(1): 115-123.

[10] WANG H, et al (2012) Warm forming behavior of high strength aluminum alloy AA7075. Trans Nonferrous Met Soc China 22(1): 1-7.

[11] Ghaffari Tari D, Worswick M, Winkler S (2013) Experimental studies of deep drawing of AZ31B magnesium alloy sheet under various thermal conditions. J Mater Process Technol 213(8): 1337-1347.

[12] Chu X, et al (2014) Temperature and strain rate influence on AA5086 Forming Limit Curves: Experimental results and discussion on the validity of the M-K model. Int J Mech Sci 78: 27-34.

[13] Ghosh M, et al (2014) Warm deep-drawing and post drawing analysis of two Al–Mg–Si alloys. J Mater Process Technol 214(4): 756-766.

[14] Barimani Varandi A, Hosseinipour SJ (2014) Investigation of process parameters in production of cylindrical parts by gradient warm deep drawing. Modares Mechanical Engineering 14(10): 187-194.

[15] Laurent H, et al (2015) Experimental and numerical studies on the warm deep drawing of an Al-Mg alloy. Int J Mech Sci 93: 59-72.

[16] Kurukuri S, et al (2010) Thermo-mechanical Forming of Al–Mg–Si Alloys: Modeling and Experiments. in AIP Conference Proceedings AIP.

[17] Pepelnjak T, Kayhan E, Kaftanoglu B (2018) Analysis of non-isothermal warm deep drawing of dual-phase DP600 steel. Int J Mater Form 1-18.

[18] Gerdooei M, Dariani B (2008) Strain-rate-dependent forming limit diagrams for sheet metals. Proc Inst Mech Eng Part B J Eng Manuf 222(12): 1651-1659.

[19] Dariani B, Liaghat G, Gerdooei M (2009) Experimental investigation of sheet metal formability under various strain rates. Proc Inst Mech Eng Part B J Eng Manuf 223(6): 703-712.

[20] Hashemi R (2017) Survey the effect of forming speed on fld for Al 6061 sheets. Modares Mechanical Engineering 17(10): 333-340.

[21] Hosseinipour S (2009) An investigation into hot deformation of aluminum alloy 5083. Mater Des 30(2): 319-322.

[22] Singh SK, et al (2010) Understanding formability of extra-deep drawing steel at elevated temperature using finite element simulation. Mater Des 31(9): 4478-4484.

[23] Hosford WF, Caddell RM (1993) Metal forming. Prentice Hall.

[24] Hashemi AMH, Seyedkashi SMH (2015) Finite element simulation and experimental study of forming of conical parts by HDDRP method: Process window diagram. Journal of Solid and Fluid Mechanics 5(4): 139-150.

[25] Alavala CR (2016) High temperature and high strain rate superplastic deep drawing process for AA2618 alloy cylindrical cups. Int J Sci Eng Appl Sci 2(2): 35-41.

[26] Türköz M, et al (2017) Investigation on the optimal geometrical parameters for cylindrical cups in warm hydromechanical deep drawing process. in Mechanical and Aerospace Engineering (ICMAE), 2017 8th International Conference on IEEE.

[27] Laurent H, et al (2015) Experimental and numerical studies on the warm deep drawing of an Al–Mg alloy. Int J Mech Sci 93: 59-72.

[28] Tanaka H, et al (2007) Mechanical properties of 5083 aluminum alloy sheets produced by isothermal rolling. Mater Trans 48(8): 2008-2013.

[29] Janbakhsh M, Riahi M, Djavanroodi F (2012) Anisotropy induced biaxial stress-strain relationships in aluminum alloys. Int J Adv Manuf Technol 5(3): 1-7.

[30] Tajally M, Emadoddin E (2011) Mechanical and anisotropic behaviors of 7075 aluminum alloy sheets. Mater Des 32(3): 1594-1599.