بخشی از مقاله
چکیده
در این شکل دهی به وسیله جریان پیوسته اي که از طریق ابزار به ورق منتقل می شود حرارت متمرکز تولید و همزمان با حرکت ابزار به وسیله ماشین هاي کنترل عددي فرایند شکل دهی صورت می گیرد. از آن جا که فلزاتی مانند تیتانیم در دماي بالا خواص شکل دهی خوبی دارد این حرارت متمرکز نقش مهمی در فرایند دارد. متغیر هاي فرایند مانند قطر ابزار، گام حرکت ابزار، نرخ حرکت ابزار، جریان و...
در این فرایند وجود دارد که انتخاب مناسب آن ها نیز میتواند به بهبود کیفیت سطح و دیگر خواص قطعه تولیدي منجر گردد. مشکل در اینجاست که براي انتخاب این پارامتر ها نیاز به آزمایشات مختلفی می باشد. هزینه و زمان بر بودن انجام این آزمایشات نیاز به شبیه سازي و تحلیل اجزاي محدود این فرایند را به وجود می آورد. در این مقاله سعی شد این فرایند پیچیده شبیه سازي گردد و نتایج حاصله با آزمایش هاي تجربی صورت گرفته اعتبار سنجی شود.
١- مقدمه
در سال هاي اخیر کارهاي زیادي با هدف بررسی شکل دهی ورقهاي با آلیاژ هاي سبک با استفاده از فرایند شکل دهی نموي ورق صورت گرفته است. در سال 2008 میلادي حسین1 و همکارانش براي اولین بار میزان شکل دهی ورق هاي خالص تجاري تیتانیوم را به با تغیر روان کننده، گام ابزار، نرخ پیشروي ابزار و قطر آن را در فرایند شکل دهی نموي بررسی نموند. این آزمایش ها در دماي اتاق صورت گرفت و میزان شکل دهی را با بالا و پایین کردن پارامترهاي فوق و اندازه گیري بیشترین زاویه شیب دیواره پیدا کردند
همان طور که می دانیم میزان شکل دهی تیتانیمم در دماي اتاق پایین می باشد و براي دست یابی به میزان شکل دهی مناسب نیاز است فرایند به صورت گرم انجام پذیرد.
دوفلو2 در سال2007 میلادي فرایند شکل دهی نموي گرم را براي آلیاژ Ti-6Al-4V معرفی کرد. در این مطالعه از منبع لیزر Nd-YAG با توان 500 W براي ایجاد حرارت در ورق استفاده شد. همچنین او از یک ربات 6 محور مجهز به اسپیندل نگهدارنده ابزار که بر روي آن یک کرنش سنج به منظور اندازه گیري نیرو و گشتاور نصب شده بود استفاده کرد
نتایج حاصله از آزمایش هاي او امیدوار کننده بود اما این تکنیک به خاطر پیچیدگی و تجهیزات گران قیمت داراي ضعف هایی بود. فن3 در سال 2008 یک تکنیک ارزانتر که اساس آن در استفاده از جریان الکتریسیته براي به وجود آوردن حرارت در ورق بود معرفی کرد. این جریان توسط منبع Dc تولید و در یک مدار بسته بین ابزار فرم دهی و ورق در جریان بود.
در این مقاله بیشترین زاویه کشش و دقت قطعه تولیدي مورد بررسی قرار گرفت .در سال 2010 میلادي Fan با استفاده از این تکنیک آلیاژ Ti-6Al-4V را شکل داد. او نشان دادتوسط فرآیند شکل دهی نموي گرم الکتریکی4 این آلیاژ را در محدوده دمایی 500-600 با مقدار ناچیزي اکسید به خوبی شکل داد
تجهیزات مورد استفاده در آزمایش هاي فن در شکل 1 تجهیزات مورد استفاده در فرایند شکل دهی نمویگرم الکتریکی ورق شکل 1 نشان داده شده است. یک منبع قدرت DC به منظور تامین ولتاژ - - v مورد استفاده قرار گرفت.
این ولتاژ در انتهاي مدار بسته با اتصال ورق و ابزار به هم ایجاد می شود. یک کنترل پس خور5 مناسب، جریان را در محدود ي 0- 1000 A نگاه می دارد تا حرارت ثابت و مناسب در قطعه تضمین شود. یک چهار چوب به عنوان فیکسچر از آلیاژ فولادي سبک معمولا در فرایند شکل دهی نموي ورق به منظور نگهداري اطراف ورق مورد استفاده قرار می گیرد. از یک میله از جنس فولاد تندبر6 به عنوان ابزار مورد استفاده قرار می گیرد. در واقع این ابزار باید مقاومت مکانیکی خوبی در برابر حرارت داشته باشد تا در طول فرآیند در اثر نیرو هاي شکل دهی دچار شکست یا سایش بیش از حد نشود.
شکل 1 تجهیزات مورد استفاده در فرایند شکل دهی نمویگرم الکتریکی ورق
-2 شبیه سازي
از آنجا که فرایند در حالت گرم از پیچیدگی زیادي برخوردار است در ابتدا فرایند در حالت سرد شبیه سازي و اعتبار سنجی شده و پس از آن با اعمال شرایط مرزي و انتقال حرارت هاي موجود شبیه سازي درحالت گرم مورد بررسی قرار می گیرد
اینگاراو و همکارانش در سال 2012 با انجام آزمایشات تجربی فرآیند شکل دهی نموي سرد ورق پرداخته و نمودارهاي نیروي شکل دهی در طول فرآیند و انرژي فرآیند را ارائه دادند
به منظور تعریف مسیر ابزار مطابق با مسیر ابزاري که اینگاراو و همکارانش در آزمایش هاي تجربی خود به کار گرفته اند، توابع مختلفی را به کمک نرم افزار مطلب مورد بررسی قرار داده تا تابعی که بتواند شرایط کاري را ارضا کند یافت شود. تابعی که در این شبیه سازي به منظور تعریف مسیر ابزار مطابق با آزمایش اینگاراو مورد استفاده قرار گرفت.پس از مشخص شدن تابع مسیر ابزار باید این تابع را در حین حل به نرم افزار آباکوس که فرایند به کمک آن شبیه سازي می شود ارائه داد.
براي این منظور از زیر برنامه ي ویدیسپ استفاده شد. زیر برنامه فوق به کمک نرم افزار فورترن نوشته و در حین حل مسیر ابزار به نرم افزار آباکوس ارائه شد. کلیه ابعاد و اجزاي فرایند بر اساس مقاله اینگاراو مدل گردید. اینگاراو و همکارانش آزمایش هاي خود براي تولید یک مخروط ناقص انجام داده و در کار هاي خود از نگه دارنده فوقانی و نگه دارنده زیرین استفاده کردند.
مطابق با آزمایش هاي اینگاراو و همکارانش نگه دارنده فوقانی و نگه دارنده زیرین به صورت صلب مدل گردید . جنس ورق AL 1050- AA بوده و اینگاراو و همکارانش در مقاله خود خواص ورق را ارائه ندادند. نمودارهاي تنش و کرنش مختلف از این آلیاژ بررسی شد و با توجه به نتایج، در نهایت تابع تنش کرنش از مقاله ژي یا او1 و همکارانش مورد استفاده قرار گرفت[6] که خواص آن در جدول 1 آورده شده است.
