Numerical and experimental investigation of deformation length in flexible roll forming process

Authors

1 Masters student -Faculty of Mechanics (Manufacturing and Production) - Tarbiat Modares University - Tehran - Iran

2 Faculty of Mechanical Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, IR Iran

3 Department of Mechanical Engineering, Faculty of Industrial and Mechanical Engineering, Qazvin Branch, Islamic Azad University, Qazvin, Iran.

4 Assistant professor/ Depatment of mechanical engineering/ Faculty of Engelab-e Eslami/ Technical and Vocational University (TVU)

Abstract

Flexible roll forming process is a novel method for producing profiles with variable cross-section. In this process, to produce the profiles with variable cross-section, the position of the rolls is controlled at any time and moved in accordance with their geometry. In this paper, using finite element simulations and experimental tests, the deformation length is investigated as one of the important parameters in the flexible roll forming process. For this purpose, a finite element model was created in Abaqus software, and then the accuracy of the model was confirmed by comparing the simulation results and experimental data for longitudinal strain in the compression and stretching zones of a channel profile with variable cross-section. The results showed that the deformation length in the flexible roll forming is changed not only in the different zones of the profile, but also in different areas of each zone. The highest deformation length was obtained at the middle of the stretching zone, which is 38% longer than it at the middle of the narrow and wide zones and 48% longer than it at the middle of the compression zone. It was also found that with increasing the forming angle and flange length of the profile, the deformation length increases in all zones of the profile with variable cross-section.

Keywords


[1] غفاری تراب ترکی ر، مسلمی نائینی ح، کسائی م­م، طالبی قادیکلایی ح (1399) مطالعه عددی و تجربی برش گیوتینی یک پروفیل پیچیده تولید شده به روش شکل­دهی غلتکی. نشریه علمی مکانیک سازه­ها و شاره­ها 15-1 :(3)10.
[2] Kasaei MM, Moslemi Naeini H, Abbaszadeh B, Silva MB, Martins PAF (2015) Flexible roll forming. In: Davim JP (ed) Materials Forming and Machining. Woodhead Publishing 51-71.
[3] Kasaei MM, Moslemi Naeini H, Liaghat GH, Silva CMA, Silva MB, Martins PAF (2015) Revisiting the wrinkling limits in flexible roll forming. J Strain Anal Eng Des 50(7): 528-541.
[4] Bhattacharyya D, Smith PD, Yee CH, Collins IF (1984) The prediction of deformation length in cold roll forming. J Mech Work Technol 9(2): 181-191.
[5] سلمانی تهرانی م، بهرامی م (1388) بررسی تحلیلی و عددی طول تغییر شکل در شکل­دهی غلتکی لوله­ی گرد. مجله علمی - پژوهشی مهندسی مکانیک مجلسی    35-25 :(2)3.
[6] عزیزی تفتی ر، مسلمی نائینی ح، سلمانی تهرانی م، کسائی م­م (1391) حل نظری طول تغییر شکل ارتجاعی- خمیری با کارسختی خطی در شکل­دهی غلتکی یک مقطع کانالی. نشریه علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک 32-19 :(1)24.
[7] Liu CH, Zhou WL, Fu Xu, Chen Gu (2015) A new mathematical model for determining the longitudinal Strain in cold roll forming process. Int J Adv Manuf Technol 79(5): 1055-1061.
[8] Abeyrathna B, Rolfe B, Hodgson P, Weiss M (2015) An extension of the flower pattern diagram for roll forming. Int J Adv Manuf Technol 83(9): 1683-1695.
[9] Sun Y, Li Y, Daniel W, Meehan P, Liu Z (2017) Longitudinal Strain development in Chain-die forming AHSS products:Analytical modelling, finite element analysis and experimental  verification. J Mater Process Technol 243: 322-334.
[10] Qiana Z, Suna Y, Lib Y, Wanga CH, Meehana P, Daniela W, Dinga SH (2020) Investigation of the design process for the Chain-die forming technology based on the developed multi-Stand numerical model. J Mater Process Technol 277: 116484.
[11] Kasaei MM, Moslemi Naeini H, Abbaszadeh B, Mohammadi M, Ghodsi M, Kiuchi M, et al (2014) Flange wrinkling in flexible roll forming process. Procedia Eng 81: 245-250.
[12] عباس­زاده ب، مسلمی نائینی ح، کسائی م­م، محمدی م (1393) بررسی تأثیر قطر غلتک بر روی هندسه محصول در فرایند شکل­دهی غلتکی انعطاف­پذیر. بیست و دومین همایش سالانه بین­المللی مهندسی مکانیک ایران.
[13] Rezaei R, Moslemi Naeini H, Kasaei MM, Mohammadi M, Abbaszadeh B (2017) Effect of bend curve on web warping in flexible roll formed profiles. Int J Adv Manuf Technol 93(9): 3625-3636.
[14] رضایی ر، مسلمی نائینی ح، عزیزی تفتی ر، کسائی م­م، عباس­زاده ب، محمدی م (1394) بررسى اثر تغییر منحنى خم در ناحیه انتقال بر عیب تابیدگى کف براى کانال هاى با سطح مقطع متغیر در فرایند شکل دهى غلتکى انعطاف پذیر. نشریه علمى پژوهشى امیرکبیر - مهندسى مکانیک 434-423 :(4)48.
[15] Dadgar Asl Y, Sheikhi M, Pourkamali Anaraki A, Panahizadeh V, Hoseinpour Gollo M (2017) Fracture analysis on flexible roll forming process of anisotropic Al6061 using ductile fracture criteria and FLD. Int J Adv Manuf Technol 91(5): 1481-1492.
[16] Woo YY, Han SW, Hwang TW, Park JY, Moon YH (2018) Characterization of the longitudinal bow during flexible roll forming of Steel sheets. J Mater Process Technol 252: 782-794.
[17] Woo YY, Oh Y, Hwang TW, Hoon YM (2020) Analysis of shape defects during flexible roll forming of steel/aluminum double-layered blanks. Int J Mater Form 13(6): 861-872.
[18] Dadgar Asl Y, Woo YY, Kim Y, Moon YH (2020) Non-sorting multi-objective optimization of flexible roll forming using artificial neural networks. Int J Adv Manuf Technol 107: 2875-2888.
[19] پناهی­زاده و، دادگر اصل ی، سعیدی ف، افشین س (1400) تحلیل عددی و تجربی عیب برگشت فنری در فرایند شکل­دهی غلتکی انعطاف­پذیر با استفاده از معیارهای تسلیم ناهمسان­گرد. نشریه علمی مکانیک سازه­ها و شاره­ها 105-93 :(4)11.
[20] Kasaei MM, Moslemi Naeini H, Abbaszadeh B, Roohi AH, Silva MB, Martins PAF (2021) On the prediction of wrinkling in flexible roll forming. Int J Adv Manuf Technol 113(7): 2257-2275.
[22] کسائی م­م (1394) بررسی عددی چین­خوردگی پروفیل کانالی با سطح مقطع متغیر در شکل دهى غلتکى انعطاف پذیر. رساله دکتری، دانشگاه تربیت مدرس تهران، ایران.