%37تخفیف

فرآیند کشش عمیق ورق‌های آلومینیمی

تعداد131صفحه  درword

گروه مکانیک

کارشناسی ارشد در رشته مهندسی مکانیک گرایش طراحی کاربردی

 

 

فرآیند کشش عمیق ورق‌های آلومینیمی

گروه مکانیک

کارشناسی ارشد در رشته مهندسی مکانیک گرایش طراحی کاربردی

 

 

فرآیند کشش عمیق ورق‌های آلومینیمی

 

 

 

چكيده:                            

دغدغه‌هایی که در مورد کاهش وزن وسایل حمل و نقل و ابزار‌ها وجود دارد باعث استفاده از آلیاژ‌های سبک همچونآلومینیم- منیزیم و آلیاژ‌های منیزیم گردیده است. آلیاژ‌های Al-Mg به دلیل خواصی مانند قابلیت جوش‌کاری بر روی آن‌ها، مقاومت به خوردگی و مقاومت بالا در صنایع ماشین سازی و کشتی سازی کاربرد وسیعی دارند. به دلیل وجود منیزیم در آلیاژهای Al-Mg این آلیاژها در دمای بالا بهتر شکل دهیمی‌شوند.کشش عمیق فرآیندی است که به وسیله‌ی آن یک ورق مسطح که به وسیله‌ی ورق‌گیر مقید شده است توسط یک سنبه به شکل دلخواه در می‌آید. این فرآیند تحت تأثیرعوامل مختلفی از جمله شکل ورق، شعاع لبه‌ی سنبه و قالب، دمای واکنش، سرعت سنبه و قابلیت شکل‌پذیری قرار دارد. در این مطالعات با استفاده از قالب جدیدی که علاوه بر توانایی ایجاد دماهای بالا، توانایی اعمال نیروی متغیر بر روی ورق‌گیر را نیز دارد، به بررسی پارامتر‌های مختلف موثر بر کشش‌عمیق پرداخته شده است.از آنجا که نسبت کشش حدیLDR)) معیاری از توانایی ورق برای فرآیند کشش عمیق است، محاسبه LDR و میزان تأثیر عوامل مختلف بر روی این پارامتر از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در این مطالعات علاوه بر تعیین LDR به روش تجربی، تأثیر عوامل مختلفی مثل شعاع لبه قالب، اصطکاک، نمای کرنش سختی و قطر ورق اولیه بر LDR نیز، از طریق تحلیلی بررسی شده است. یکی از متغیر هایی که تا به حال تأثیر آن بر روی LDR بررسی نشده است، اثر افزایش شعاع ورق بر نسبت کشش حدی است. پس از حصول اطمینان از صحت محاسبات تحلیلی ازطریق مقایسه آن با کارهای تجربی پژوهشگران مختلف، به بررسی تأثیر شعاع ورق بر LDR پرداخته شده است.

واژه­های کلیدی: کشش‌عمیق، آلیاژ آلومینیم- منیزیم، نیروی ورق‌گیر متغیر، نسبت کشش حدی.

 

 

 

 

چكيده:

دغدغه‌هایی که در مورد کاهش وزن وسایل حمل و نقل و ابزار‌ها وجود دارد باعث استفاده از آلیاژ‌های سبک همچونآلومینیم- منیزیم و آلیاژ‌های منیزیم گردیده است. آلیاژ‌های Al-Mg به دلیل خواصی مانند قابلیت جوش‌کاری بر روی آن‌ها، مقاومت به خوردگی و مقاومت بالا در صنایع ماشین سازی و کشتی سازی کاربرد وسیعی دارند. به دلیل وجود منیزیم در آلیاژهای Al-Mg این آلیاژها در دمای بالا بهتر شکل دهیمی‌شوند.کشش عمیق فرآیندی است که به وسیله‌ی آن یک ورق مسطح که به وسیله‌ی ورق‌گیر مقید شده است توسط یک سنبه به شکل دلخواه در می‌آید. این فرآیند تحت تأثیرعوامل مختلفی از جمله شکل ورق، شعاع لبه‌ی سنبه و قالب، دمای واکنش، سرعت سنبه و قابلیت شکل‌پذیری قرار دارد. در این مطالعات با استفاده از قالب جدیدی که علاوه بر توانایی ایجاد دماهای بالا، توانایی اعمال نیروی متغیر بر روی ورق‌گیر را نیز دارد، به بررسی پارامتر‌های مختلف موثر بر کشش‌عمیق پرداخته شده است.از آنجا که نسبت کشش حدیLDR)) معیاری از توانایی ورق برای فرآیند کشش عمیق است، محاسبه LDR و میزان تأثیر عوامل مختلف بر روی این پارامتر از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در این مطالعات علاوه بر تعیین LDR به روش تجربی، تأثیر عوامل مختلفی مثل شعاع لبه قالب، اصطکاک، نمای کرنش سختی و قطر ورق اولیه بر LDR نیز، از طریق تحلیلی بررسی شده است. یکی از متغیر هایی که تا به حال تأثیر آن بر روی LDR بررسی نشده است، اثر افزایش شعاع ورق بر نسبت کشش حدی است. پس از حصول اطمینان از صحت محاسبات تحلیلی ازطریق مقایسه آن با کارهای تجربی پژوهشگران مختلف، به بررسی تأثیر شعاع ورق بر LDR پرداخته شده است.

واژه­های کلیدی: کشش‌عمیق، آلیاژ آلومینیم- منیزیم، نیروی ورق‌گیر متغیر، نسبت کشش حدی.

فصل اول:مقدمه 1

1-1 تعریفشکل‌دهیفلزاتوطبقهبندیآن 3

1-2مکانيزمهايتغييرشکلفلزات 7

1-3 تشریحاهدافپایان‌نامه 8

فصل دوم:مروریبرمنابع 10

2-1 آلیاژ‌هایآلومینیموویژگی‌هایآن 13

2-1-1 طبقهبندیآلیاژهایآلومینیم 13

2-2 کششعمیق 19

2-3 نواحیتنشدرطیفرآیندکششعمیق 22

2-4 سایرروش‌هاوتکنولوژی‌هایدرکششعمیق 26

2-5 ناهمسانگردی 28

2-6 نسبتکششحدی 29

2-7 قابلیتشکل‌پذیریورق‌هافلزی 30

2-8 مروریبرپژوهش‌هایانجامشدهبرکشش‌عمیق 32

2-9 مطالعاتانجامشدهبرایپیشبینینسبتکششحدی 35

فصل سوم:آزمایش‌هایعملیکششعمیق 39

3-1 تشریحقالبکششعمیقساختهشده 41

3-2 گیرهآزمایشکششسادهبرایاستفادهدرکوره 47

3-3 نحوهانجامآزمایش‌هایعملی 47

3-3-1 نحوهکنترلدما 47

3-3-2 روانکاری 48

3-3-3 دستگاهآزمایشکشش‌عمیق 48

3-3-4 مراحلانجامآزمایشکششساده 49

3-3-5مراحلانجامآزمایشکششعمیق 51

فصل چهارم:مدلتحلیلیبرایفرآیندکششعمیق 55

4-1 تشریحروشتحلیلی 55

4-1-1 باربحرانیدردیوارهفنجان 55

4-1-2 کشششعاعیخالصدرناحیهفلنج 55

4-1-3 تنش‌هایخمشوباز‌خمش 57

4-1-4 کششدرناحیه‌یلبه‌یقالب 58

4-1-5 تخمینLRD 61

فصل پنجم:شبیه‌سازیعددیفرآیندکششعمیق 63

5-1 معرفینرم‌افزارABAQUS 65

5-2 کاربرد‌هاینرمافزارABAQUS 66

5-3 شناختمحیطکلینرمافزار 67

5-4 تعریفکششعمیق 69

5-5 پیادهسازیمراحلکلیشبیهسازی 69

5-5-1 ایجادهندسهمدل 69

5-5-2 تعریفخواصمادی 71

5-5-3 مونتاژکردنقطعات 72

5-5-4 تعریفگام‌هایحلمسأله 72

5-5-5 تعریفشرایطتماسیوضرایباصطکاک 72

5-5-6 تعریفحرکتسنبه 74

5-5-7 اعمالشرایطمرزیوبارگذاری 75

5-5-8 اعمالباروجابجاییسنبه 75

5-5-9 بخششبکه‌بندی 75

5-5-10 مرحله‌یاجرایمسأله 76

5-5-11 مشاهدهنتایج 76

فصل ششم:نتایجوبحث 77

6-1 نتایجآزمایشکششساده 79

6-2 نتایجبررسی‌هایتحلیلیبرنسبتکششحدی 80

6-2-1 مقایسهواعتبارسنجینتایج 81

6-2-2 تأثیرشعاعلبهقالب 81

6-2-3 تأثیرافزایششعاعوتغییرنماهایکرنش‌سختی 83

6-2-4 تأثیراتشعاعاولیهگردهو 83

6-2-5 تأثیرضریباصطکاک 85

6-2-6 تأثیرهمزماننمایکرنشسختیو 85

6-2-7 تأثیرهمزمانضریباصطکاکونمایکرنشسختی 86

6-2-8 تأثیرهمزمانضریباصطکاکو 87

6-3 مقایسهنتایجتجربیوعددی 89

6-3-1 تأثیراتدما،سرعتوضخامتبرمنحنی‌هاینیرو-تغییرمکان 89

6-3-2 بررسیتأثیراتدمادرفرآیندکشش‌عمیق 92

6-3-3 بررسیتأثیراتسرعتدرفرآیندکشش‌عمیق 94

6-3-4 مقایسهنیرویورق‌گیرثابتومتغیردرفرآیندکشش‌عمیق 94

6-3-5 بررسیتوزیعضخامتدرفنجان‌هایکشیدهشده 96

فصل هفتم:خلاصه،نتیجه‌گیریوپیشنهادها 99

7-1 خلاصه 101

7-2 نتیجه‌گیری 102

7-3 پیشنهادها 105

   پیوست‌ها 107

   منابع 117

 

فهرست شکل‌ها

شکل‏1‑1: تقسیمبندیکششعمیق. 6

شکل‏1‑2: قطعاتاتومبیلساختهشدهباکششعمیق. 7

شکل‏1‑3 : طرح‌وارهیکقالبکششعمیق. 7

شکل‏1‑4: برخیعیوبکششعمیق. 7

شکل‏2‑1: دستهبندیآلیاژهایآلومینیم. 14

شکل‏1‑2: دستهبندیآلیاژهایآلومینیمکارشده. 16

شکل‏1‑3: انواععیوبکشش‌عمیق. 20

شکل‏1‑4: پارامترهایمؤثربرکشش‌عمیق. 21

شکل‏1‑5: نواحیمختلفتنشدرکششعمیق. 24

شکل‏1‑6: نیروهایفشاریدرکشش‌عمیق. 24

شکل‏1‑7: مراحلمختلفشکل‌دهیورقیفشاربالا. 27

شکل‏1‑8: مراحلاصلیکششعمیقهیدرومکانیکی. 28

شکل‏1‑9: جهت‌هایمختلفیکورقنوردشده. 29

شکل‏1‑10 : عواملیکهقابلیتشکل‌پذیریورق‌هایفلزیراتحتتاثیرقرارمی‌دهند. 31

شکل‏1‑11: تأثیراتنیرویورق‌گیرونسبتکششبرقابلیتشکل‌پذیریدرفرآیندکششعمیق. 32

شکل‏3‑1: نقشهمرکبقالبساختهشده. 41

شکل‏3‑2: نقشهمحورهایبالاییوپایینی (قطعات 1 و 8 درشکل 3-1). 42

شکل‏3‑3: قسمتبالاییورق‌گیر (قطعه 2 درشکل 3-1). 43

شکل‏3‑4: نقشهسنبه (قطعه 3 درشکل 3-1). 44

شکل‏3‑5: قسمتپایینیورق‌گیر (قطعه 5 درشکل 3-1). 45

شکل‏3‑6: نقشهقسمتداخلیقالب (قطعه 6 درشکل 3-1). 45

شکل‏3‑7: نقشهقسمتبیرونیقالب(قطعه 7 درشکل 3-1). 46

شکل‏3‑8: الف) تصویرمجموعهقالبمونتاژشدهکششعمیقب) نقشهمرکبمجموعهقالب. 46

شکل‏3‑9: نقشهگیرهآزمایشکششبرایانجامآزمایشکششگرمالف) بدنه‌یاصلیگیرهب) قطعاتگوه‌ایگیره. 47

شکل‏3‑10:نحوهاتصالمجموعهاستفادهشدهجهتکنترلدما. 48

شکل‏3‑11: دستگاهپرسSTM-150 KN  . 49

شکل‏3‑12: فک‌هایمخصوصدستگاهسنتامبرایانجامآزمونکششدردمایاتاق. 50

شکل‏4‑1: طرح‌وارهیکفنجانکشیدهشده. 56

شکل‏4‑2: توزیعتنشدرلبهقالب. 59

شکل‏5‑1: بخش‌هاینرم‌افزارآباکوس. 67

شکل‏5‑2: ابعادواندازه‌هایمختلفمجموعهقالب. 70

شکل‏5‑3: پنجره‌یمربوطبهتنظیماتایجادورق. 71

شکل‏5‑4: چگونگیتعریفیکگامدرآباکوس. 73

شکل‏5‑5: پنجرهتعریفسطوحتماسیدرآباکوس. 73

شکل‏5‑6: پنجرهتعریفرفتارتماسیدرآباکوس. 74

شکل‏6‑1: نمودارتنش-کرنشدرسرعت‌هاودماهایمختلف. 79

شکل‏6‑2: استاندارآزمایشکششبراساسE8ASTM. 80

شکل‏6‑3: برخینمونه‌هایآزمایشکشش. 80

شکل‏6‑4: نمودارLDRبرحسبRdدرR0متفاوت. 82

شکل‏6‑5: نمودارLDRبرحسب R0درrdمتفاوت. 82

شکل‏6‑6: نمودارLDRبرحسب nدرmm30=R0 . 83

شکل‏6‑7: نمودارLDRبرحسب nدرmm150=R0. 83

شکل‏6‑8: نمودارLDRبرحسبR0درnهایمتفاوت. 84

شکل‏6‑9: نمودارLDRبرحسبR0در5/0 =. 84

شکل‏6‑10: نمودارLDRبرحسب برایR0هایمتفاوت. 84

شکل‏6‑11: نمودارLDRبرحسبμدرR0هایمتفاوت. 85

شکل‏6‑12: نمودارنسبتکششحدیبرحسبنمایکرنشسختیدر5/0= . 86

شکل‏6‑13: نمودارنسبتکششحدیبرحسبنمایکرنشسختیدر 5/0= . 86

شکل‏6‑14: مقایسهنمودارنسبتکششحدیبرحسبنمایکرنشسختیدر هایمتفاوت. 86

شکل‏6‑15: نمودارنسبتکششحدیبرحسبضریباصطکاکدر 05/0=n. 87

شکل‏6‑16: نمودارنسبتکششحدیبرحسبضریباصطکاکدر 4/0=n. 87

شکل‏6‑17:مقایسهنمودارهاینسبتکششحدیبرحسبضریباصطکاکدرنماهایکرنشسختیمتفاوت. 88

شکل‏6‑18:مقایسهنمودارهاینسبتکششحدیبرحسبنماهایکرنشسختیدرضریباصطکاکمتفاوت. 88

شکل‏6‑19:مقایسهنمودارنسبتکششحدیبرحسبضریباصطکاکدر هایمتفاوت. 88

شکل‏6‑20: مقایسهفنجان‌هایبهدستآمدهتوسطنرم‌افزارآباکوسوآزمایش‌هایعملیدردمای 200 درجهسانتیگرادوسرعت mm/min5. 90

شکل‏6‑21: نمودارنیرو-جابجاییدرسرعتmm/min 5 وضخامتmm 5/0 دردماهایالف)C˚ 25 ب)C˚ 150 پ)C˚ 200. 90

شکل‏6‑22: نمودارنیرو-جابجاییدرسرعتmm/min 10 وضخامتmm 5/0 دردماهایالف)C˚ 25 ب)C˚ 150 پ)C˚ 200. 91

شکل‏6‑23: نمودارنیرو-جابجاییدرسرعتmm/min 5 وضخامتmm 9/0 دردماهایالف)C˚ 25 ب)C˚ 150 پ)C˚ 200. 92

شکل‏6‑24: نمودارنیرو-جابجاییدرسرعتmm/min10 وضخامتmm 9/0 دردماهایالف)C˚ 25 ب)C˚150 پ)C˚ 200. 93

شکل‏6‑25: فنجان‌هایبهدستآمدهدردماهایالف) C˚200 ب) C˚150ج)  C˚25. 93

شکل‏6‑26: نمودارتأثیراتدمابرنیرویشکل‌دهیدرضخامتضخامتmm 5/0 وسرعت‌هایالف) mm/min 5  ب) mm/min 10. 94

شکل‏6‑27: نمودارتأثیراتسرعتبرنیرویشکل‌دهیدردمایالف) 23 درجهسانتیگرادب)150 درجهسانتیگرادپ)200 درجهسانتیگراد. 95

شکل‏6‑28: نمودارتأثیراتسرعتبرنیرویشکل‌دهیدرضخامتmm 9/0 ودماهایالف) 23 درجهسانتیگرادب)150 درجهسانتیگرادپ)200 درجهسانتیگراد. 96

شکل‏6‑29: نمودارنیروهایورق‌گیرثابتومتغیردرحالت‌هایمختلفبرایکششعمیقگرمدردمای 200 درجهسانتیگراد. 97

شکل‏6‑30: نمونهبریدهشدهباضخامت 9/0 میلی‌مترتوسطدستگاهسیمبرشبهمنظورمطالعهتوزیعضخامت. 97

شکل‏6‑31: نمودارهایتوزیعضخامتبهدستآمدهازآزمایش‌هایعملیوشبیه‌سازیبراینمونهباضخامت 9/0 میلی‌متر. 97

شکل‏6‑32: نمونهبریدهشدهباضخامت 5/0 میلی‌مترتوسطدستگاهسیمبرشبهمنظورمطالعهتوزیعضخامت. 98

شکل‏6‑33: نمودارهایتوزیعضخامتبهدستآمدهازآزمایش‌هایعملیوشبیه‌سازیبراینمونهباضخامت 5/0 میلی‌متر. 98

فهرست جدول‌ها

جدول‏2‑1: نامگذاریآلیاژهایآلومینیمکارشده. 16

جدول‏2‑2: برخیازاولینمطالعاتانجامگرفتهبرتأثیرپارامتر‌هایمختلفبرفرآیندکشش‌عمیق. 22

جدول‏2‑3: معرفیپارامترهایجدول‏2‑2. 23

جدول‏3‑1: جزییاتآزمایش‌هایکششسادهانجامشدهتحتشرایطمختلف. 51

جدول‏3‑2: مشخصاتآزمایش‌هایعملیفرآیندکششعمیقانجامشدهدرسرعتmm/min 5 درپژوهش‌حاضر. 52

جدول‏3‑3: مشخصاتآزمایش‌هایعملیفرآیندکششعمیقانجامشدهدرسرعتmm/min 10 درپژوهش‌حاضر. 53

جدول‏6‑1: مقایسهمقادیرتجربیوتحلیلینسبتکششحدی. 81

نقد و بررسی‌ها

هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.

اولین کسی باشید که دیدگاهی می نویسد “فرآیند کشش عمیق ورق‌های آلومینیمی”

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

قبلا حساب کاربری ایجاد کرده اید؟
گذرواژه خود را فراموش کرده اید؟
Loading...
enemad-logo