بررسی تاثیر پارامترهای فرآیند بر تغییرات زاویه خم و انتروپی در شکل‌دهی فولاد استحکام بالا با استفاده از پرتو لیزر

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 طراحی کاربردی، مهندسی مکانیک، داانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ایران

2 طراحی کاربردی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران

3 ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

10.22044/jsfm.2020.7875.2791

چکیده

در این پژوهش، شکل‌دهی ورق‌ فولادی با استفاده از پرتو لیزر برای ایجاد خم V شکل مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی نتایج بیانگر این موضوع می‌باشد که افزایش توان در محدوده گرادیان دمایی موجب افزایش زاویه خم می‌شود. سرعت اسکن، قطر پرتو و ضخامت ورق، عوامل موثر بر زاویه خم شناخته شدند که افزایش مقادیر آن‌ها موجب کاهش زاویه خم می‌گردد. در شکل‌دهی فولاد A-131 به منظور دستیابی به خم V شکل، قطر پرتو به عنوان اثرگذارترین عامل در تعیین زاویه خم شناخته شد. علاوه بر پارامترهای اصلی، اثر تعاملی توان- ضخامت ورق، سرعت اسکن- ضخامت ورق، قطر پرتو- ضخامت ورق و همچنین، اثر تعاملی سرعت اسکن- قطر پرتو بر زاویه خم، از جمله پارامترهای موثر بر شکل‌دهی فولاد A-131 به کمک پرتو لیزر، شناخته شده‌اند. همچنین، ماکزیمم اختلاف بین نتایج مدل‌سازی و زاویه خم پیش‌بینی شده توسط رابطه ارائه شده در این پژوهش، 5/6% است که بیانگر دقت مناسب نتایج می‌باشد. همچنین روشی بر مبنای انتروپی به منظور پیش‌بینی روند افزایشی و کاهشی زاویه خم ارائه گردید. مطابق با نتایج، انتروپی قابلیت پیش‌بینی اثر توان لیزر، قطر پرتو و سرعت اسکن بر زاویه خم را خواهد داشت.

کلیدواژه‌ها


 

[1] Vahdati AR, Vahdati M (2018) Experimental analysis the effect of lubricant and ultrasonic excitation of hemispherical-head tool on the vertical component of forming force in SPIF. Journal of Solid and Fluid Mechanics 8(2): 107-123. (In Persian)

[2] Ghorbani Menghari H, Farzin M, Sadat A, Gorji A (2016) Experimental and numerical investigation of die filling and thickness variation at two step box copper tube hydroforming die with movable bushes. Journal of Solid and Fluid Mechanics 6(2): 87-96. (In Persian)

[3] Eshghi E., Kadkhodayan M (2016) Sheet EMF using convex punch instead of concave die. Journal of Solid and Fluid Mechanics 6(1): 29-42. (In Persian)

[4] Kim J, Na SJ (2009) 3Dlaser forming strategies for sheet metal by geometrical information. Opt Laser Technol 41: 843-852.

[5] Edwardson SP, Watkins KG, Dearden G, Magee J (2001) 3D laser forming of saddle shapes. Proc 3rd International Conference on Laser Asssisted Net Shaping, Germany, Erlangen.

[6] Safari M, Farzin M (2015) Experimental investigation of laser forming of saddle shape with spiral irradiating scheme. Opt Laser Technol 146: 146-150.

[7] Roohi A, Moslemi Naeini H, Hoseinpour Gollo M (2017) An experimental investigation of parameters effect on laser forming of Al6061-T6 sheets. P I Mech Eng L-J Mat 231: 433-442.

[8] Shichun Wu, Jinsong ZZ (2001) An Experimental study of laser bending for sheet metals. J Mater Process Tech 22: 160-167.

[9] Gartner E, Erner H (2001) Laser bending of etched silicon microstructures. Microsyst Technol 7: 23-26.

[10] Chan KC, Harado Y, Liang J, Yarshida F (2002) Deformation behavior of chromium sheets in mechanical and laser bending. J Mater Process Tech 122: 273-277.

[11] Chan KC, Liang J (2001) Laser bending of Ti3Al-based intermetallic alloy. Mater Lett 49:51-55.

[12] Liu FR, Chan KC, Tang CY, (2006) Finite element modeling of laser forming of Aluminium matrix composites. J Laser Appl 18: 56-64.

[13] Vollertsen F (1994) An analytical model for laser bending. Laser Eng 2: 261-276.

[14] Shen H, Yao ZQ, Shi YJ, Hu J (2006) An analytical formula for estimating the bending angle by laser forming. Mech Eng Sci 2: 243-247.

[15] Song JH, Lee GA, Jung KH, Park SJ (2015)  Laser irradiated bending characteristics of the ultra-high strength steel sheet. Int J Auto Tech Kor 16: 89-96.

[16] Zhang L, Michaleris P (2004) Investigation of Lagrangian and Eulerian  nite element methods for modeling the laser forming process. Finite Elem Anal Des 40: 383-405.

[17] Zohoor M, EZahrani EG (2012) Experimental and numerical analysis of bending angle variation and longitudinal distortion in laser forming process. Sci Iran 19: 1074-1080.

[18] Edwardson SP, Abed E, Bartkowiak K, Dearden G, Watkins KG (2006) Geometrical Influences on Multi- pass Laser Forming. J Phys D Appl Phys 39: 382-389.

[19] Hsieh HS, Lin J (2004) Laser-induced vibration during pulsed laser forming. Opt Laser Technol 36: 431-439.

[20] Montgomery DC (2011) Design and analysis of experiments. John Wiley and Son, New York.

[21] Nekahi A,  Dehghani K (2010)  Modeling  the  thermo mechanical  effects on  baking  behavior  of  low  carbon  steels  using  response  surface methodology. Mater Design 31: 3845-3851.

 [22] Kolenda Z, Donizak J, Hubert J (2005) on the minimum entropy generation in steady state conduction processes. Energy 29: 2441-2460.

[23] Fallahi A, Jafarpur K, Nami MR (2011) Analysis of welding conditions based on induced thermal irreversibilities in welded structures: Cases of welding sequences and preheating treatment. Sci Iran 18: 398-406.