مقاله بررسی پارامترهای موثر در شکل دهی غلتکی سرد مقطع کانال

word قابل ویرایش
8 صفحه
دسته : اطلاعیه ها
12700 تومان

بررسی پارامترهای موثر در شکل دهی غلتکی سرد مقطع کانال

 

چکیده

فرآیند شکلدهی غلتکی سرد، فرآیندی همراه با یک تغییر شکل تدریجی ورق در حین عبور از چند ایستگاه با سرعت ثابت میباشد. هر سری از غلتک ها دارای یک زاویه متفاوت هستند که به تدریج تغییر شکل ورق را افزایش می دهند تا هندسه مورد نظر در ورق ایجاد شود. از آنجائیکه ورق همزمان از بین چند سری غلتک باید عبور کند، فرآیند تغییر شکل بسیار پیچیده و غیر خطی است. این پیچیدگی فرآیند و انتخاب نادرست پارامترهای موجود در فرآیند شکلدهی غلتکی سرد سبب بوجود آمدن عیوبی در محصول نهایی خواهد شد. کنترل کردن پارامترهای موجود در این فرآیند می تواند سبب تولید محصول بدون عیب شود در این تحقیق پارامترهای موثر در فرآیند شکلدهی مقطع کانال مورد بررسی قرار میگیرد. برای بررسی تمام این پارامترها معیار بررسی کرنش طولی لبه حاصل از انجام شبیه سازیها می باشد.

واژههای کلیدی: شکل دهی غلتکی سرد، کرنش طولی لبه، شبیه سازی اجزای محدود

-۱ مقدمه

فرآیند شکلدهی غلتکی سرد یک فرآیند سنتی بوده، که هنوز هم به عنوان یک هنر اسرارآمیز شناخته میشود. در این فرآیند ورق صاف با عبور از بین چند ایستگاه غلتکی در نهایت به مقطع مورد نظر تبدیل می شود در این فرآیند تغییر محسوسی در ضخامت ورق ایجاد نمی شود(شکل .(۱

شکل – ۱ تولید پروفیل با فرآیند شکلدهی غلتکی سرد

یکسری از پارامترها در حین فرآیند بر اساس نوع و پیچیدگی محصول انتخاب می شوند و در کیفیت محصول تاثیر بسزایی دارند. این پارامترها شامل: زاویه شکل دهی، ضخامت ورق، سرعت شکل دهی، فاصله ایستگاهها می باشند. محققان زیادی در زمینه بررسی پارامترهای موثر در این فرآیند تحقیق کرده اند از این جمله “سلمانی تهرانی” [۱] با استفاده از شبیهسازی با نرم افزار ABAQUS به بررسی عیب کمانش محلی لبه پروفیل کانال متقارن پرداخت و یک حد شکلدهی برای شکل دهی این مقطع پیدا کرد.

فیوترال” [۲] به بررسی شرایط موثر در فرآیند شکلدهی غلتکی سرد پرداخت و با انجام ۵۰ آزمایش به بررسی اثر کرنش طولی بر کیفیت مقاطع ناودانی پرداخت. “پنتون و همکارانش” [۳] برای تولید مقاطع کانال نامتقارن نشان دادند کرنش طولی حداکثر در جایی اتفاق میافتد که غلتکها در تماس با نوار هستند و نتیجه گرفتند که با افزایش قطر غلتکها، کرنش طولی حداکثر کم میشود. در تحقیقی دیگر “باتاچاریا”[۴] و[۵] با نصب کردن کرنشسنج در فاصله ۱/۵ میلیمتری از لبه و ۴۰۰

میلیمتر از ابتدای ورق کرنش طولی را اندازهگیری کرد و نشان داد با افزایش زاویه خمش میزان کرنش طولی افزایش مییابد و همچنین بیشترین مقدار آن قبل از ایستگاه اتفاق میافتد. مککلر [۶] نیز با انجام شبیهسازی اجزای محدود تنها اثر افزایش زاویه خمش بر روی کرنش طولی لبه را مورد بررسی قرار داد و نتایج شبیه سازی را با نتایج کارهای تجربی باتاچاریا مقایسه کرد.

-۲ مشخصات مدل اجزای محدود استفاده شده برای انجام شبیه سازی

برای مدلسازی فرآیند از حلگر صریح نرم افزار ABAQUS نسخه ۶/۷ استفادهشد. مراحل آمادهسازی مدل در محیط ABAQUS/CAE انجام شد. اجزای مدل طراحی شده در نرمافزار شامل ورق و غلتک میباشد. از آنجائیکه تغییر شکل غلتکها ناچیز است بصورت صلب مدلسازی شدند. ورق در فرآیند شکلدهی غلتکی سرد دستخوش تغییر شکل میشود، بنابراین ورق در نرمافزار بصورت جسم تغییر شکلپذیر تعریف میشود. از طرفی چون ضخامت ورق نسبت به سایر ابعاد آن کوچکتر است از مدل پوسته در نرمافزار برای تعریف ورق استفاده شد. از المان S4R که المان پوسته مرتبه اول چهار گرهای با انتگرالگیری کاهش یافته است برای مشبندی ورق استفاده شد در مدل طراحی شده برای شبیهسازی تنها ایستگاه اول شکلدهی مقطع کانال شبیهسازی شدهاست. به منظور ساده سازی
تحلیل و همچنین وجود تقارن، تنها نصف ورق و غلتکها مدل شده است(شکل .((۲) این مدل متشکل از دو ایستگاه میباشد، ایستگاه صفر عمل شکلدهی انجام نمیدهد و فقط برای جلوگیری از ارتعاشات ورق استفاده شده است بنابراین غلتکهای این ایستگاه استوانهایی هستند.

شکل – ۲ آرایش اولیه مدل مورد استفاده برای شبیهسازی

-۳ مقایسه نتایج شبیهسازیهای حاضر با نتایج تجربی مراجع

برای اطمینان از نتایج حاصل از شبیه سازیها در این تحقیق یک مدل برای اعتبارسنجی نتایج طراحی شد. با استفاده از این مدل چهار شبیهسازی تک ایستگاهی برای زوایای مختلف مقطع کانال انجام شد و نتایج آن با نتایج تجربی مراجع موجود در این زمینه مقایسه شد . شرایط کاری تحلیل حاضر بصورت مختصر در جدول (۱) آمده است.

جدول -۱ شرایط کاری تحلیل انجام شده برای اعتبار سنجی نتایجABAQUS با نتایج تجربی

 

نتایج این مدلها با کارهای تجربی باتاچاریا و اسمیت [۵] و همچنین با نتایج شبیهسازی مرجع [۶] مقایسه شد. شرایط کار تجربی باتاچاریا و اسمیت دربخش مقدمه به اختصار شرح داده شد. از آنجاییکه در کار تجربی مرجع [۵] کرنشها در فاصله ۱/۵ mm از لبه اندازهگیری شده است در شبیه سازیهای حاضر نیز کرنشها از گرهی که در فاصله ۱/۵ mm از لبه قرار دارد، گرفته شدند. در مرجع [۶] از حلگر ضمنی ABAQUS استفاده شده است و بقیه شرایط مشابه کار تجربی مرجع [۵]

میباشد. مقایسه نتایج شبیهسازی با نتایج تجربی برای زوایه ۲۰ درجه در شکل (۴) ارائه شدهاست. همانطور که از این نمودار پیداست کرنش طولی لبه از مقادیر حداقل در فواصل زیاد قبل از ایستگاه شکلدهی شروع میشود دقیقاًو قبل از ایستگاه به مقدار حداکثر خود میرسد و سپسمجدداً کاهش مییابد تا اینکه به یک مقدار کرنش پسماندتقریباً ثابت برسد این روند در تمام شبیهسازیها برای زوایای مختلف تکرار میشود.

 

شکل – ۴ مقایسه کرنش طولی در فاصله ۱/۵ mm از لبه حاصل از شبیهسازی ABAQUS، با نتایج تجربی مراجع [۵] و[۶] برای زاویه

۲۰ درجه

درصد خطاهای کرنشهای بیشینه و پسماند حاصل از شبیهسازیهای حاضر با نتایج مراجع برای سایر زوایا در جدول (۲)

گردآوری شدهاند.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 12700 تومان در 8 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد