وبلاگ blog" name="description" />, Weblog, Daily, Writing, PersianBlog, persianweblog , Blog , Persian , Iran , Iranian, Farsi, Weblogs, Blogs, وبلاگ, يادداشت روزانه, پرشين بلاگ , وبلاگ فارسی , وبلاگ ایرانی , وب نوشت " name="keywords" /> <-BlogTitle->
 

<-blogTitle->

<-BlogDescription->

<-PostTitle->
ساعت <-PostTime-> روز <-PostDate->  کلمات کلیدی: <-TagName->
<-PostContent->
لینک دائم لینک دائم   لینک دائم نظر شما (<-count->)   لینک دائم نویسنده: <-PostAuthor->  
← صفحه بعد صفحه قبل →
 
<-PageContent->

 
 
 
 
donestani.persianblog.irبه این وبلاگ علمی سر بزنید دریافت کد خداحافظی

The Practical Analysis of High Velocity Forming and the Influencing Factors on Formability of Sheet Metals at High Speeds

 

E. Kowsarinia[1], Y. Alizadeh[2]

Mechanical Engineering Department, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran

ehsankowsar@aut.ac.ir

 

 

 

 

Abstract

In this paper, at first, it is discussed that high velocity forming, as can be implemented through electromagnetic forming, is a technology that should be developed for manufacturing of industrial products. As a process used in conjunction with traditional stamping, it may offer dramatically improved formability, reduced wrinkling and active control of spring-back among other advantages. Then, the important factors that lead to improved formability of sheet metals at high velocity are discussed. In particular, high sample velocity can inhibit neck growth that also depends on sample dimensions. In addition to this, boundary conditions imposed by sample launch and die impact can have important effects on formability. In this paper results from a global review of activities undertaken in the area of the effects of high velocity forming on mechanical properties and formability of sheet metals is presented.

 

Keywords: Dynamic plastic deformation, Electromagnetic forming, Necking

 

 


بررسی کاربردی شکل دهی پرسرعت و عوامل موثر بر شکل پذیری ورق در سرعتهای بالا

 

احسان کوثری نیا[3]، یونس علیزاده[4]

دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

ehsankowsar@aut.ac.ir

 

 

 

 

چکیده:

در این مقاله ابتدا، ضرورت توسعه فناوری شکل دهی پرسرعت، که می تواند در قالب شکل دهی الکترومغناطیس باشد، در تولید قطعات صنعتی مورد بحث قرار گرفته است. این فرآیند در کنار سایر مزایای آن، می تواند شکل پذیری ورق را به نحو چشمگیری بهبود بخشیده، چین خوردگی را کاهش داده و برگشت فنری ورق را کم کند. سپس عوامل مهمی که منجر به بهبود شکل پذیری ورق در سرعت بالا می شود مورد بررسی قرار گرفته است. به طور خاص، سرعت بالای ورق می تواند مانع از رشد گلویی شدن شود که این امر به ابعاد ورق نیز وابستگی دارد. به علاوه، شرایط مرزی و ضربه برخورد با قالب می تواند اثرات مهمی بر شکل پذیری بگذارد. در این مقاله نتایج مروری کلی بر فعالیتهای انجام شده در زمینه تاثیر شکل دهی سریع بر خواص مکانیکی و شکل پذیری ورقهای فلزی ارایه شده است.

 

کلیدواژه ها: تغییر شکل پلاستیک دینامیک - شکل دهی الکترومغناطیس - گلویی شدن

 

1- مقدمه

آلومینیوم از قابلیت بالایی برای کاهش وزن خودروها برخوردار است. یکی از مهمترین چالشهای استفاده از این فلز، شکل دادن آن بدون وقوع پارگی (مشابه شکل 1) است. در حال حاضر این مشکل با مونتاژ چند تکه ورقهای آلومینیومی یا بهره گیری از طراحیهای غیر بهینه برطرف می شود. مدت زیادی است مشخص شده که فلزات را می توان در سرعتهای بالا تا کرنشهای بیشتری نسبت به سرعتهای شبه ایستا تحت کشش قرار داد. بخش زیادی از کارهای پژوهشی در این زمینه را می توان در مرجع [1] یافت.

یکی از پرجاذبه ترین روشهای شکل دهی پرسرعت به لحاظ کاربردی، شکل دهی الکترومغناطیس است. این فرآیند را می توان در آرایشهای متنوعی به کار گرفت و از آن به همراه فرآیندهای شکل دهی متداول استفاده کرد. با به کارگیری همزمان این روش با روشهای متداول شکل دهی، می توان بسیاری از قطعات را با تعداد عملیات کمتر تولید کرد و ساخت بسیاری از قطعات با جنسهای دشوار مانند آلومینیوم امکان پذیر می شود. این امر در نهایت می تواند منجر به کاهش وزن قطعات و افزایش بازدهی خودروها و محصولات صنعتی شود.

شکل دهی الکترومغناطیس وابسته به خواص الکتریکی ماده قطعه کار است. نوعاً مقاومت ویژه الکتریکی جنس قطعه باید کمتر از  باشد. مواد مناسب برای این منظور عبارتند از مس، آلومینیوم، فولاد کم کربن، برنج، اغلب فلزات گرانبها و فولاد ضدزنگ. برای انجام شکل دهی، انرژی خازن در سیم پیچ دربرگیرنده قطعه تخلیه می شود (شکل 2). جریان گذرنده از سیم پیچ، یک میدان مغناطیسی ایجاد کرده که قدرت آن متناسب با شدت جریان است (قانون بیوت). میدان مغناطیسی ایجاد شده در اطراف سیم پیچ نیز به نوبه خود در قطعه یک جریان الکتریکی تولید کرده و این جریان یک میدان مغناطیسی حول قطعه تشکیل می دهد. دو میدان مغناطیسی یکدیگر را دفع کرده و نیروی مربوطه سبب تغییر شکل ورق می شود. فرکانس پالس جریان باید به اندازه کافی بالا باشد (معمولاً زمان خیز پالس کمتر از 30 میکروثانیه است). توزیع مکانی فشار را می توان با آرایش سیم پیچ ابزار کنترل کرد و شدت نیروی حاصله عمدتاً با انرژی تخلیه کنترل می شود.

 

 

شکل 1   نتایج شکل دهی یک نمونه قاب درب خودرو از جنس فولاد و جنس آلومینیوم (قطعه مرحله ای) با استفاده از قالبی که برای جنس فولاد طراحی شده است. وزن قاب آلومینیومی 5.2 کیلوگرم بوده در حالیکه وزن قاب فولادی 11.8 کیلوگرم می باشد.

 

 این سیستم یک فرآیند شکل دهی غیر تماسی بوده و لذا نیازی به اعمال روانکار ندارد. فرآیند شکل دهی الکترومغناطیس غالباً به عنوان یک روش مونتاژ و معمولاً به همراه روشهای دیگر به کار می رود. در یک نمونه از کاربرد این روش در صنعت خودروسازی، شرکتهای کرایسلر، فورد و جنرال موتورز تحت پوشش جامعه پژوهشهای خودرو ایالات متحده، روکشهای آلومینیومی درب خودرو را به روش ترکیبی از پرسکاری معمولی به همراه شکل دهی الکترومغناطیس تولید نمودند. منابع بیشتر در خصوص شکل دهی الکترومغناطیس در مراجع [2-4] آمده است.

 

 

شکل 2    آرایش شکل دهی الکترومغناطیس

 

بهره گیری از روشهای عمومی شکل دهی سریع (مانند شکل دهی انفجاری) و شکل دهی الکترومغناطیس به طور خاص، سرگذشت طولانی دارد. از دهه 1960، صدها خازن برای تولید انبوه میلیونها قطعه با مزیت ایمنی بالا و عدم آسیب رسیدن به پرسنل، تولید شده و مورد استفاده قرار گرفته اند. بخش عمده ای از فرآیندهای شکل دهی الکترومغناطیس انجام شده در گذشته مربوط به انقباض یا انبساط ساده متقارن محوری لوله ها به عنوان بخشی از فرآیند مونتاژ بوده است. بهبود شکل پذیری و کاهش چین خوردگی در  فرآیندهای شکل دهی سریع موضوعی است که در گذشته کمتر مورد توجه قرار گرفته است. چند مطالعه مروری بر پژوهشهای انجام شده در زمینه شکل دهی سریع انجام شده است [5، 4].

شکل دهی سریع مزایای مهمی دارد که می توان از آنها در کاربردهای فعلی و آتی شکل دهی فلزات بهره گرفت. این مزایا عبارتند از:

1)      بهبود قابلیت شکل پذیری. در شکل دهی سریع آلومینیوم در دمای اتاق و شرایط کرنش صفحه ای، تغییر طول نسبی بیش از 100 درصد مشاهده شده است. این مساله در بخشهای بعدی این مقاله مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

2)      بهبود خواص در اثر ضربه ورق به قالب. هنگامی که ورق فلزی با سرعت بالا به سطح قالب برخورد می کند، تنشهای فشاری بالایی در آن ایجاد می شود. این امر می تواند سبب کاهش برگشت فنری، بهبود صافی سطح و افزایش شکل پذیری ورق شود.

3)      کاهش چین خوردگی. زمانی که ورق با پروفیل سرعت مشخصی حرکت می کند، هر جزء از ورق تمایل دارد که در جهت جریان خود حرکت کند. از آنجا که چین خوردگی معمولاً با تغییر جهت حرکت همراه است، در سرعت بالا، به دلیل اینرسی ماده، چین خوردگی کاهش پیدا می کند. به عنوان مثال، با استفاده از پالس الکترومغناطیس، می توان قطر رینگهای باریک را تا نسبت دو برابر و یا بیشتر کاهش داد.

استفاده همزمان از شکل دهی الکترمغناطیس و کشش عمیق می تواند مزایای زیادی داشته باشد. هر دو فرآیند را می توان در یک پرس تقریباً معمولی انجام داد. عملگرهای الکترومغناطیس را می توان در حین حرکت سنبه قالب به صورت پالسی فعال کرد و یا آنکه در انتهای کورس پرس با یک ایمپالس فعال نمود. همانگونه که در شکل 3 نشان داده شده، عملگرهای الکترومغناطیس متعددی را می توان در یک پرس به طور مستقل کنترل کرد.

 

 

شکل 3   تصویر طرحوار قالب پرس با چند عملگر الکترومغناطیسی

 

شکل دهی ترکیبی به دو روش معمولی و الکترومغناطیس می تواند مزایای متعدد ذیل را داشته باشد:

بهبود شکل پذیری – منحنیهای حد شکل دهی می تواند در سرعتهای بالا به نحو چشمگیری بهبود یابد.

بهبود توزیع کرنش – علاوه بر بهبود قابلیت شکل دهی، امکان توزیع بهتر کرنش در این روش، به ویژه در قسمتهایی از ورق که به دلیل اصطکاک تحت کرنش قرار نگرفته اند وجود دارد.

کاهش چین خوردگی –  به این ترتیب محدودیت در انجام فرآیندهایی چون لبه زنی کاهش پیدا می کند.

کاهش برگشت فنری – استفاده پالسهای ضربه ای در انتهای کورس پرس، برگشت فنری قطعه را تا حدود زیادی کاهش می دهد.

به حداقل رسیدن اعوعاج در فرمهای موضعی – فشارهای تماسی و سرعتهای بالای فرآیند الکترومغناطیس می تواند اعوجاجها در فرمهای موضعی را به حداقل برساند.

نمونه ای از کاربرد این روش برای تولید یکپارچه قاب داخلی درب آلومینیومی خودروی کاوالیر شرکت جنرال موتورز مورد استفاده قرار گرفته است. قطعه پیش فرم که گوشه های آن نرم شده، در فرآیند شکل دهی الکترومغناطیس به فرم نهایی شکل داده شده است. تولید این قطعه از جنس آلومینیوم با روشهای متداول امکان پذیر نیست [1] (شکل 3).

 

   
   

شکل 4   فرآیند شکل دهی تکمیلی الکترومغناطیس که برروی قاب درب خودرو انجام شده است. تصاویر نشان می دهد که قطعه آلومینیومی  پیش فرم شده نرم شده که با روش الکترومغناطیس شکل دهی شده است بسیار مشابه نمونه فولادی آن است.

 

2- حساسیت به نرخ کرنش

حساسیت به نرخ کرنش یک ماده را می توان با رابطه زیر تقریب زد:

(1)

 

برای فلزات مهندسی در محدوده دمای اتاق، مقدار m در محدوده -0.005 تا 0.015 است. حتی چنین مقادیر اندک m هم می تواند چشمگیر باشد. در یک نمونه آزمون کشش، اگر طول قسمت موازی نمونه L و سرعت کشش v باشد، نرخ کرنش برابر با v/L است. عرض نمونه آزمون نوعاً در حدود L/8 و ضخامت آن در مرتبه L/100 است. تغییر شکل در گلویی نفوذی، درون طولی تقریباً برابر با عرض رخ می دهد، لذا نرخ کرنش با ضریب 8 افزایش می یابد. در گلویی موضعی، تغییر شکل در طولی تقریباً برابر با ضخامت ورق متمرکز شده که نرخ کرنش را در مرتبه 100 برابر افزایش می دهد. حتی حساسیت اندک به نرخ کرنش استحکام ماده را در گلویی افزایش داده، که باعث می شود گلویی آرامتر توسعه یافته و امکان تغییر شکل بیشتر بیرون از گلویی و افزایش کرنش حدی را فراهم می کند.

 

3- شکل دهی در سرعت بالا

به منظور درک بهتر نکات بخش قبل، در این بخش، سازوکارهای شکل پذیری در سرعتهای بالا و نیز معیارهای ساده شده ای که می تواند در طراحی فرآیندهای شکل دهی پرسرعت به کار رود مورد بررسی قرار می گیرد. پیشرفتهای انجام شده در زمینه های شکل دهی سنتی و شکل دهی سوپرپلاستیک، می تواند به عنوان مبنایی برای اصول فنی و قواعد طراحی مهندسی مورد نیاز در شکل دهی پرسرعت مورد استفاده قرار گیرد.

در فرآیند شکل دهی سنتی، معمولاً مهمترین چالشهای طراحی قالب آن است که ورق فراتر از حدود کشش خود کشیده نشود و عمق کشش ورق در ماتریس نیز به اندازه ای نباشد که منجر به چین خوردگی آن شود. مبانی تئوری ناپایداری ورق در اثر کشش به کارهای پژوهشگرانی چون کانسیدر [6]، سویفت [7] و مارسینیاک و کوزینسکی [8] برمی گردد. با توسعه نمودارهای حد کشش (FLD)، توسط محققانی چون کیلر و گودوین، این پژوهشها کاربردهای عملی و گسترده ای یافت [9 ،10]. این نمودارها وابسته به رفتار کرنش سختی ورق، ناهمسانگردی، ریزساختار و پارامترهای متعدد دیگری (از قبیل پدیده پیچیده مسیرهای کرنش غیر تناسبی) است. علیرغم این پیچیدگیها، این روش تا حد زیادی مبنای روش تحلیل کاربردی فرآیندهای شکل دهی ورق می باشد.

به طور مشابه در شکل دهی سوپرپلاستیک مطالعات تحلیلی متعدد و ارزشمندی درباره ارتباط حساسیت نرخ کرنش ماده و درصد ازدیاد طول نسبی ماده انجام گرفته است [11]. همچنین داده های تجربی نشان داده که نرخ حساسیت به کرنش، عامل مهمی در تعیین مقدار کرنش شکست کشش تک محوری است [12]. بر همین اساس، در تحلیل مهندسی شرایط فرآیند شکل دهی سوپرپلاستیک، نرخ کرنش و دما به گونه ای انتخاب می شود که حساسیت به نرخ کرنش ماده به حداکثر برسد. برای مطالعه دقیقتر این فرآیند، باید تکامل ریزساختار با زمان و کرنش و نیز وضعیت کرنش چند محوره در فرآیندهای عملی را مورد بررسی قرار داد. البته در کاربردهای مهندسی، به دلیل عدم وجود این مطالعات، از فرضیات ساده کننده ای برای تحلیل فرآیندها استفاده شده که تا حدود زیادی با موفقیت همراه بوده است. در کاربردهای عملی شکل دهی الکترومغناطیس نیز استفاده از روشهای تحلیل طراحی ساده سازی شده اجتناب ناپذیر است. در ادامه، روشهای تئوری برای تحلیل فرآیند مورد بررسی قرار گرفته و نشان داده شده که انطباق مناسبی با داده های تجربی دارد.

برای بررسی شکل پذیری ماده در سرعتهای بالا، سه روش تحلیلی وجود دارد. نخست آنکه، هو و داهن [13] از روش المان محدود یک بعدی برای مطالعه شکست حلقه های باریک و نمونه های کشش در برابر کشش پرسرعت استفاده کردند. این مطالعه به بررسی ناپایداری ناشی از گلویی منفرد ناشی از یک عیب محدود می شود. در این پژوهش نشان داده شده که در فرآیند انبساط حلقه، کرنش شکست به طور یکنواخت با سرعت انبساط افزایش می یابد که این پدیده به صورت تجربی نیز با آزمایشهای آلتینوا و همکارانش صحه گذاری شد [14]. تفاوت مهم میان کشش تک محوره و انبساط حلقه را باید مورد توجه قرار داد. در حالت نخست، موج بارگذاری می تواند سبب پارگی نمونه از انتهای در حال حرکت، در کرنشهای بسیار پایین شود. این مساله که توسط ون کارمن و دوئز [15] مورد مطالعه قرار گرفته نشان می دهد که شرایط مختلف شتاب گرفتن نمونه می تواند بر شکل پذیری ورق تاثیر بگذارد. به طور مشابه، ضربه ناشی از کاهش شتاب نمونه هم می تواند تاثیرات مثبت یا منفی بر شکل پذیری داشته باشد، که متعاقباً مورد بررسی قرار خواهد گرفت.

شنوی و فروند [16] روشی تحلیلی برای انشقاق گلویی شدن در نرخ کرنشهای بالا برای انبساط کرنش صفحه ای یک ماده وابسته به نرخ کرنش ارایه کرده اند. این روش مبتنی بر قاعده انشقاق است که توسط هیل بیان شد [17]. تحلیل آنها نشان می دهد که برای ماده ای که طی شتاب گرفتن اولیه آن در معرض امواج تنش قرار نگرفته، ناپایداری در اثر نیروهای اینرسی به تاخیر می افتد. همچنان که سرعت افزایش می یابد طول موجی که در آن ناپایداری رشد می کند کاهش یافته، به گونه ای که در سرعتهای بالای نمونه، گلویی های چندگانه رخ می دهد. این مساله دو وجه دارد. نخست آنکه، همچنانکه یک گلویی رشد می کند، تمایل دارد تا نواحی مجاور خود را بی بار کند، به گونه ای که با افزایش تغییر شکل، تنش افزایش می یابد. دوم آنکه، با شکل گیری گلویی، شتاب شعاعی ایجاد شده، که به نوبه خود مجدداً باعث افزایش تنش می شود. در این تحلیل، نمونه نسبت طول به عرض مشخصی داشته و در جهت بعد سوم بی نهایت فرض شده است. آنها دریافتند که همچنانکه نسبت عرض به طول نمونه ها افزایش می یابد، دوره تناوب وضعیت غالب گلویی کاهش یافته و تنش دینامیکی که نمونه می تواند تحمل کند افزایش می یابد. به همین دلایل، انتظار می رود که با افزایش ابعاد مقطع و سرعت تغییر شکل، شکل پذیری بهبود یابد.

مشاهدات تجربی انطباق خوبی با این مدل دارد. پژوهش آلتینوا و همکارانش [14] نشان داده که کرنش شکست در انبساط حلقه می تواند تا دو برابر نسبت به حالت شبه ایستا برای آلومینیومهای 6061-T4، 6061-T6 و مس OFHC بازپخت شده افزایش یابد. همچنین دوره تناوب گلویی شدن با افزایش سرعت انبساط کاهش چشمگیری می یابد. لازم به ذکر است که در سرعتهای بسیار بالای انبساط، حلقه تبدیل به ترکش می شود.

آزمایشهایی نیز انجام شده که در آن برای جلوگیری از پارگی نمونه از یک قالب فولادی که نمونه را دربر گرفته استفاده شده است. در این موارد، نمونه از سرعت بالا به طور ناگهانی متوقف شده و در نمونه کرنشهای بالایی ایجاد می شود. در انبساط حلقه بدون قالب، چنانچه حلقه دچار پارگی نشود، سرعت آن، با تبدیل انرژی جنبشی به کار پلاستیک، به صفر می رسد. این امر بیانگر آن است که: 1) انجام آزمایشهای با سرعت انبساط ثابت دشوار است و 2) برای برآورد بهبود شکل پذیری در سرعتهای بالا، ممکن است برای مهار نمونه استفاده از قالب مورد نیاز باشد.

تامهان و همکاران [18] تاثیر ارتفاع حلقه و لوله را برای حلقه هایی با ضخامت 1 میلیمتر، قطر 31 میلیمتر و ارتفاع 1، 2، 4، 8 و 16 میلیمتر مورد بررسی قرار دادند. این دسته از آزمایشها نشان داده که شکل پذیری نمونه های مهار نشده با افزایش ارتفاع حلقه افزایش می یابد. کرنشهای محیطی بیش از 60 درصد در نمونه های بلند مشاهده شده، در حالیکه در نمونه های با ارتفاع 1 میلیمتر این مقدار تنها به 30 درصد می رسد. با وجود آنکه نمونه های مورد آزمایش قرار گرفته به لحاظ هندسی با مدل کرنش صفحه ای شنوی و فروند کاملاً متفاوت است، اثر اندازه نمونه بر گلویی شدن آن مشابه است. همچنین، با بزرگ شدن ارتفاع نمونه، تعداد ترکشها کاهش می یابد. در سرعت 135 متر بر ثانیه، نمونه با ارتفاع 4 میلیمتر به 10 عدد ترکش تبدیل می شود، در حالیکه نمونه با ارتفاع 16 میلیمتر سالم باقی می ماند.

اگرچه میان نتایج آزمایش و مدل شنوی و فروند ارتباط معناداری وجود دارد، ولیکن مقایسه مستقیم این مدل با نتایج تجربی تا حدودی دشوار است. نخست آنکه، آزمایشها می گوید مقادیر تمامی ابعاد نمونه مهم است و نمی توان آنها را در این مدل درنظر گرفت. دوم آنکه، بررسی تغییرات سرعت پیچیده و غیر یکنواخت (از قبیل اثر ون کارمن) حایز اهمیت است. سوم آنکه، سرعت آزمون با زمان ثابت نیست. این موارد را می توان با روش المان محدود مورد بررسی قرار داد. پاندولف، کریستل و اوریتز [19] کاربرد روش المان محدود با وابستگی به نرخ بارگذاری را در مساله انبساط حلقه نشان داده اند.

آخرین نکته ای که در این مساله نیاز به توجه دارد، تاثیر ضربه میان قطعه و قالب است. همانگونه که پیشتر نیز اشاره شد، قالب می تواند حرکت نمونه را پیش از شکست مهار کند. همچنین، زمانی که قطعه با سرعت 10 متر بر ثانیه یا بیشتر به قالب برخورد می کند، فشارهای ضربه بسیار بالایی (در مرتبه تنش جریان قطعه) ممکن است ایجاد شود. درصورت وجود ناپیوستگی، ممکن است اثر «حفره زنی اینرسی» ایجاد شده، که در آن قطعه پاره شود. اگرچه، بر روی یک سطح منحنی هموار، ضربه می تواند تنش فشاری بزرگی در ضخامت ایجاد کند که می تواند باعث انبساط صفحه ای نمونه (مشابه حالتی که در فرآیند اتوکشی رخ می دهد) شود. به نظر می رسد که در نظر گرفتن این تاثیر برای توجیه شکل پذیری بسیار بالا (بیش از 100 درصد، نزدیک به حالت کرنش صفحه ای) که در آلومینیوم، مس و آلیاژهای آهنی در آزمایشهای بلانتریمان و داهن [20، 21] مشاهده شده، ضروری باشد. در این آزمایشها، ورقهای تخت در قالبهای مخروطی با سرعت بالا کشیده می شود. نمونه با سرعتی در مرتبه 100 متر بر ثانیه به قالب مخروطی برخورد کرده و آثار سطح قالب بر روی نمونه حک شده که مشابه پدیده سکه زنی است. مباحث مربوط به افزایش پایداری و شکل پذیری در اثر مقاومت گلویی شدن اینرسی تنها حدود دو برابر حد شکل دهی را می تواند افزایش دهد، حال آنکه در اینجا تقریباً پنج برابر افزایش شکل پذیری مشاهده شده است. به نظر می رسد که در این مورد تاثیر مثبت وضعیت تنش فشاری ناشی از ضربه را بر شکل پذیری باید درنظر گرفت.

 

4- جمع بندی و نتیجه گیری

در خصوص سازه های سبک، به ویژه در زمینه مهندسی خودرو، شکل دهی موادی چون آلیاژهای آلومینیوم و منیزیم اهمیت پیدا کرده است. این امر می تواند یکی از دلایل توجه دوباره صنعت به فرآیندهای شکل دهی سریع از جمله روش الکترومغناطیس باشد. دلایل دیگر را می توان مربوط به پیشرفتهای جدید در توسعه تجهیزات فرآیند و امکانات نوین در درک و پیش بینی بهتر فرآیند با استفاده از روش المان محدود دانست. در کاربردهای صنعتی، روش شکل دهی الکترومغناطیس با روشهای شکل دهی متداول رقابت نمی کند، بلکه به عنوان مکملی برای آنها استفاده شده تا طراحی فرآیند به نحو بهینه ای انجام شود.

شواهد تجربی و تحلیلی زیادی وجود دارد که شکل پذیری ورق در سرعتهای بالا می تواند به نحو چشمگیری حد شکل دهی ماده را افزایش دهد. همچنین راهکارهایی برای بهره گیری از این ویژگی در حوزه ساخت و تولید در حال شکل گیری است. به منظور طراحی موثر فرآیندهای کاربردی ساخت و تولید، شناخت کمّی شکل پذیری در شرایط پیچیده بارگذاری ضروری است. در حال حاضر این مساله به عنوان یکی از زمینه های نوین در شکل دهی ورقهای فلزی مطرح بوده و مطالعه و بررسی تجربی و تئوری آن، به ویژه به روش المان محدود، مورد توجه پژوهشگران قرار دارد.

 

5- مراجع

  1. http://www.osu.edu/hyperplasticity, Accessed on 2007/04/16.
  2. Henselek, A,, Beerwald, M., Beerwald, C., 2004, Design and Adaptation of EMF Equipment, 1st Int. Conf. on High Speed Forming,Dortmund.
  3. High Velocity Forming of Metals, Revised Edition, E.L. Bruno, ed., ASTME, 1988
  4. Daehn, G.S., High rate forming—a historical background. http://er6s1.eng.ohio-state.edu/_daehn/pictures/introduction.htm.
  5. Mynors, D. J.; Zhang, B., “Applications and Capabilities of Explosive Forming”, Journal of Materials Processing Technology, 125–126, pp. 1–25, 2002.
  6. Seth, M.; Vohnout, V., J.; Daehn, G., S.; “Formability of Steel Sheet in High Velocity Impact”, J. Mech. Phys. Solids, vol. 168, pp. 390-400, 2005.
  7. Swift, H. W.; “Plastic Instability under Plane Stress”, J. Mech. Phys. Solids, vol. 1, pp.1-18, 1952.
  8. Marciniak, Z.; Kuczynski, K.; “Limit Strains in Process of Stretch Forming Sheet Steel”, J. Mech. Phys. Solids, vol. 9, pp. 609-620, 1967.
  9. Keeler, S. P.; Backhofen, W., A.; “Plastic Instability and Fracture in Sheet Stretched over Rigid Punches”, ASM Trans., Quart. 56, pp.25-48, 1964.
  10. Goodwin, G. M., “Application of Strain Analysis to Sheet Metal Forming Problems in the Press Shop”, SAE, Technical paper No.680093, 1968.
  11. Hecker, S. S., Metals Eng. Quart, vol. 14, p. 30, 1974.
  12. Ghosh, A. K., and Ayres, R. A., Met Trans, vol. 7A, p. 1589, 1976.
  13. Hu, X. ; Daehn, G., S.; “Effect of Velocity on Flow Localization in Tension” , Acta Materialia, vol. 44, no. 3, pp. 1021-1033, 1996.
  14. Altynova M., Hu X., Daehn G.S. , “Increased ductility in electromagnetic ring expansion”, Metall Mater Trans, Vol. 27, No 7, pp. 1837-1844, 1996.
  15. vonKarman, T., and Duwez, P., J. Appl. Phys., vol. 21, p. 987, 1950.
  16. Shenoy, V., B., Freund, L., B.; “Necking Bifurcation During High Strain Rate Extension”, J. Mech. Phys. Solids, vol. 47, pp. 2209 - 2233, 1999.
  17. Hill, R., “A General Theory of Uniqueness and Stability in Elastic/Plastic Solids”, Journal Mech. Phys. Solids, (v6, 1958), pp. 236-249.
  18. A. Tamhane , M. Altynova and G. S. Daehn, Scripta Mater, vol. 34, pp.1345-50, 1996.
  19. Pandolfi A.; Krysl, P.; Ortiz, M., “Finite Element Simulation of Ring Expansion And Fragmentation: The Capturing of Length And Time Scales Through Cohesive Models of Fracture”, Int. J. of fracture, Vol. 95, pp. 279-297., 1999.
  20. Balanethiram, V. S.; Daehn, G. S., “Hyperplasticity: Increased Forming Limits at High Workpiece Velocity”, Scripta Materialia, vol. 30, p. 515, 1994.
  21. Balanethiram , V. S; Daehn, G. S., “Enhanced Formability of Interstitial Free Iron at High Strain Rates”, Scripta Materialia, Vol. 27, pp. 1783-88, 1992.

 



[1] PhD Candidate, Mechanical Engineering

[2] Assistant Professor, Mechanical Engineering

[3] - دانشجوی دکترای رشته مهندسی مکانیک

[4] - استادیار رشته مهندسی مکانیک




:: برچسب‌ها: بررسی کاربردی شکل دهی پرسرعت و عوامل موثر بر شکل پ
ن : ع غ
ت : ۱۳٩٠/٦/٢٧
نظرات ()
 
جهت اطلاع از تنظیمات و ویــــرایش این قالب اینجا را کلیک کنید.

.:: کلیک کنید ::.