بررسی تجربی و عددی توزیع ضخامت، عمق کشش و منحنی حد شکل‌پذیری ورق فولادی با استفاده از آزمون ناکازیما

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

2 دانشجوی دکترای مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

3 دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

10.22044/jsfm.2024.13456.3772

چکیده

در این مقاله، خواص مکانیکی فولاد زنگ نزن با نرخ کرنش‌های مختلف اندازه‌گیری و گزارش شده است. با در نظر گرفتن معادله کار-سختی سویفت، نمودار حد شکل دهی (FLD) ورق با دو روش تجربی و اجزای محدود به دست آمده است. پس از طراحی آزمایش بر اساس روش باکس بنکن و انجام آن‌ها به‌روش اجزای محدود (FEM)، تأثیر پارامترهای ورودی شعاع دهانه قالب، فاصله بین سنبه و قالب، نیروی ورق‌گیر، راستای برش بلانک اولیه نسبت به‌راستای نورد و ضریب اصطکاک بر عمق محصول بدون پارگی به‌دست آمده است. در نهایت پارامترهای بهینه برای دستیابی به حداکثر عمق کشش استخراج شده است. پس از تعریف خواص استخراج شده از ورق فولادی در نرم افزار اتوفرم، به منظور اعتبارسنجی و اطمینان از صحت تحلیل اجزای محدود، توزیع ضخامت در یک مسیر مشخص بر روی محصول آزمایشی با المان محدود مقایسه شده است. پس از طراحی آزمایش‌ها و انجام آن‌ها با استفاده از FEM، مشخص شد که در محدوده مورد بررسی، فاصله بین سنبه و قالب هیچ تأثیری بر عمق کشش ندارد. همچنین با افزایش شعاع دهانه قالب، عمق کشش افزایش می‌یابد. ضریب اصطکاک بیش‌ترین تأثیر را در عمق کشش دارد و با کاهش آن عمق کشش افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Tebbe, P. A., & Kridli, G. T. (2004). Warm forming of aluminium alloys: an overview and future directions. IJMPT, 21(1-3), 24-40.
[2] Ghennai, W., Boussaid, O., Bendjama, H., Haddag, B., & Nouari, M. (2019). Experimental and numerical study of DC04 sheet metal behaviour—plastic anisotropy identification and application to deep drawing. JAMT, 100, 361-371.
[3] Singh, C. P., & Agnihotri, G. (2015). Study of deep drawing process parameters: a review. IJSRP, 5(2), 1-15.
[4] Swapna, D., Ch, S. R., & Radhika, S. (2018). A review on deep drawing process. IJERMT, 6(6), 146-149.
[5] Keeler, S. P. (1961). Plastic instability and fracture in sheets stretched over rigid punches (Doctoral dissertation, Massachusetts Institute of Technology.
[6] Bleck, W., Deng, Z., Papamantellos, K., & Gusek, C. O. (1998). A comparative study of the forming-limit diagram models for sheet steels. J. Mater. Process. Technol., 83(1-3), 223-230.
[7] Ozturk, F., & Lee, D. (2004). Analysis of forming limits using ductile fracture criteria. J. Mater. Process. Technol, 147(3), 397-404.
[8] Obermeyer, E. J., & Majlessi, S. (1998). A review of recent advances in the application of blank-holder force towards improving the forming limits of sheet metal parts. J. Materials Processing Techno., 75(1-3), 222-234.
[9] Fourment, L., & Chenot, J. L. (1996). Optimal design for non‐steady‐state metal forming processes—I. Shape optimization method. INT J NUMER METH ENG, 39(1), 33-50.
[10] Graf, A. F., & Hosford, W. F. (1993). Calculations of forming limit diagrams for changing strain paths. Metall. Mater. Trans. A, 24(11), 2497-2501.
[11] Kim, H. S., Koç, M., & Ni, J. (2008). Development of an analytical model for warm deep drawing of aluminum alloys. J. Mater. Process. Technol., 197(1-3), 393-407.
[12] Zabala, A., de Argandoña, E. S., Cañizares, D., Llavori, I., Otegi, N., & Mendiguren, J. (2022). Numerical study of advanced friction modelling for sheet metal forming: Influence of the die local roughness. Tribol. Int., 165, 107259.
[13] Sen, N., & Kurgan, N. (2016). Improving deep drawability of HC300LA sheet metal by warm forming. JAMT, 82, 985-995.
[14] Alharthi, H., Hazra, S., Alghamdi, A., Banabic, D., & Dashwood, R. (2018). Determination of the yield loci of four sheet materials (AA6111-T4, AC600, DX54D+ Z, and H220BD+ Z) by using uniaxial tensile and hydraulic bulge tests. JAMT, 98, 1307-1319.
[15] Zhang, H., Qin, S., & Cao, L. (2021). Investigation of the effect of blank holder force distribution on deep drawing using developed blank holder divided into double rings. J. Braz. Soc., 43(6), 284.
 
[16] Brnic, J., Niu, J. T., Turkalj, G., Canadija, M., & Lanc, D. (2010). Experimental determination of mechanical properties and short-time creep of AISI 304 stainless steel at elevated temperatures. IJMMM, 17(1), 39-45
[17] Hosford, W. F., & Caddell, R. M. (2011). Metal forming: mechanics and metallurgy. Cambridge university press.
[18] Gulati, V., Aryal, A., Katyal, P., & Goswami, A. (2016). Process parameters optimization in single point incremental forming. Inst. Eng. (India): C, 97, 185-193.
[19] Paul, S. K. (2021). Controlling factors of forming limit curve: A review. Adv. Ind. Manuf. Eng., 2, 100033.
[20] Keeler, S. P. (1961). Plastic instability and fracture in sheets stretched over rigid punches (Doctoral dissertation, Massachusetts Institute of Technology).
[21] Hu, J., Marciniak, Z., & Duncan, J. (Eds.). (2002). Mechanics of sheet metal forming. Elsevier.
[22] Wankhede, P., & Suresh, K. (2020). A review on the evaluation of formability in sheet metal forming. Adv. Mater. Process. Technol., 6(2), 458-485.
[23] Davim, J. P. (Ed.). (2012). Computational Methods for Optimizing Manufacturing Technology: Models and Techniques: Models and Techniques. IGI Global.
[24] Assempour, A., Nejadkhaki, H. K., & Hashemi, R. (2010). Forming limit diagrams with the existence of through-thickness normal stress. CMS, 48(3), 504-508.
[25] AutoForm Engineering GmbH, Unterdorfstrasse 12, Postfach, 8808 Pfäffikon SZ, Switzerland