بخشی از مقاله
چکیده
شکل دهی نموي افزایشی، یکی از جدیدترین روش هاي شکل دهی، در زمینه شکل دهی ورق ها می باشد. در حدود دو دهه اخیر، محققان بسیاري بر روي این فرآیند و پارامترهاي موثر در آن به تحقیق پرداخته اند. به علاوه آنها همچنان به دنبال افزایش کارایی این روش در صنایع مختلف هستند .
یکی از پارامترهاي موثر در فرآیند شکلدهی نموي افزایشی، ماکزیمم زاویه دیواره قابل شکلدهی می باشد که از آن به عنوان معیاري براي تخمین قابلیت شکل دهی ورق ها استفاده می شود. از آن جایی که فلز مس در صنایع مختلف کاربرد فراوانی دارد و همچنین ورق هاي تولید شده با این آلیاژ فلزي می تواند در فرآیند شکل دهی نموي افزایشی مورد استفاده قرار گیرد، در تحقیق حاضر سعی بر آن است تا قابلیت شکل دهی ورق مس به کمک تعیین ماکزیمم زاویه دیواره بطور تجربی بررسی و تعیین شود.
١- مقدمه
یکی از روش هاي شکل دهی جدید شکل دهی ورقها، شکل دهی نموي افزایشی میباشد. این روش براي تولید محصولات با تیراژ پائین - در حدود 500 قطعه - بسیار مقرون به صرفه است .[2- 1] از کاربرد هاي این روش شکل دهی می توان به استفاده از آن در صنایع دارو سازي [3] و هم چنین صنایع خودرو سازي اشاره کرد. به عنوان مثال در صنایع خودرو سازي،از این روش براي تهیه یک نمونه او لیه از خودرو طراحی شده و یا قطعه اي کاربردي در یک خودرو استفاده میشود و پس از انجام آزمایشات و بررسی هاي مورد نظرشان روي آن قطعه و تکمیل آن به مرحله تولید انبوه می رسند
شکل دهی نموي افزایشی تا به امروز در دو دسته بندي کلی معرفی شده است که عبارتند از شکل دهی نموي افزایشی یک نقطهاي1 و شکل دهی نموي افزایشی دو نقطه اي.[5] 2 در شکل دهی نموي افزایشی یک نقطه اي - منفی - از یک ابزار صلب براي شکل دهی ورق استفاده می شود و ابزار در طول فرایند به وسیله یک دستگاه کنترل عددي3 براي حرکت در مسیرهایی که از پیش تعیین شده اند کنترل می شود - شکل . - - 1 - به کمک شکل دهی نموي افزایشی علاوه بر تولید قطعات دوار و متقارن محوري که قبلا با روش شکل دهی چرخشی تولید می شدند، قطعات غیر متقارن و یا قطعات متقارن غیر دوار را بدون قالب می توان تولید کرد
شکل - - 1 شکل دهی نموي افزایشی یک نقطه اي
در مسیر بررسی این فرایند، تا کنون تحقیقاتی بر روي عوامل موثر در فرایند شکل دهی صورت گرفته است. عواملی همچون طول گام، قطر ابزار، سرعت ابزار، زاویه دیواره قطعه کار، مسیر شکل دهی و مواردي از این قبیل .[7] طی پژوهشهاي پیشین بر روي این روش، یک رابطه ریاضی به نام قانون سینوسی - معادله - - 1 - معرفی شده است که توزیع ضخامت در عمق قطعه را با زاویه دیواره - θ - مرتبط می داند
تحقیقاتی نیز بر روي قابلیت شکل دهی ورق با روش شکل دهی نموي افزایشی یک نقطهاي انجام گرفته استمثلاً.، شیم و همکارانش [9] و کیم و همکارانش [10] آزمایش هایی را به منظور مشاهده تأثیر پارامترهاي مختلف بر روي قابلیت شکلدهی ورقها انجام دادهاند. به عنوان مثال افزایش قطر ابزار، گام و سرعت تغذیه می توانند موجب کاهش قابلیت شکل دهی در ورق شوند. تا کنون براي بیان قابیلیت شکل دهی ورقها، استفاده از تست هاي FLC1 که محدودیتهاي کرنش را نشان میدهند مورد توجه بوده است . اما در شکل دهی نموي افزایشی با تعیین زاویه دیوارة ماکزیمم که در واقع ماکزیمم زوایه دیواره اي است که ورق میتواند بدون شکست شکل دهی شود، می توان قابلیت شکل دهی ورق را تعیین نمود .[12] این پارامتر را با θmax نشان می دهند.
یانگ [12] با فرم دهی یک سري از قطعات مخروطی ساده که هر کدام زاویه دیوارة متفاوتی داشتند، توانست θmax را براي یک آلیاژ آلومینیوم به دست آورد. اما این کار نیاز به تولید تعداد زیادي قطعه و صرف زمان بسیاري داشت. پس از ایشان آقاي جی به منظور کاهش تعداد آزمایشات و همچنین صرفه جویی در وقت و هزینه، با شکل دهی یک قطعه با زوایه دیوارة متغیر که از دوران برخی منحنیها مثل کمانی از یک دایره حول یک محور تولید میشود - شکل - - 3 - ، روش جدیدي را براي تعیین θ max معرفی کردند
در روش جدید ارائه شده توسط آقاي جی و همکارانشان، در واقع زاویه دیوارة قطعه کار در هر عمقی از قطعه در حال شکل دهی متفاوت است و قطعه کار تا زمانی که اولین تركها بر روي آن مشاهده شود، تحت شکل دهی قرار گرفته است. این روش در واقع منجر به تعیین یک محدوده براي رسیدن به زاویه دیوارة ماکزیمم - θmax - به عنوان قابلیت شکل دهی ورق شده و از حجم قطعات تولیدي براي رسیدن به θmax کاسته می شود. آقاي جی و همکارانشان پس از به دست آوردن محدوده زاویه دیواره ماکزیمم، با استفاده از آن و شکل دهی چند قطعه ساده و با زاویه دیواره ثابت نزدیک به زاویه به دست آمده، موفق شدند θmax را به دست آورند.
آقاي جی و همکارانشان پس از شکل دهی قطعه، توزیع ضخامت را با اندازه گیري ضخامت چند نقطه از قطعه شکل داده شده بررسی و آن را با نتایج قانون سینوس ها مقایسه کردند - شکل . - - 4 - نتایج این بررسی روي نمودار نشان داد که بجز در نواحی ابتدایی و انتهایی قطعه شکل داده شده که پیش بینی می شد توزیع ضخامت از قانون سینوس ها پیروي نکند، در بقیه نقاط بین داده هاي تجربی و داده هاي به دست آمده از فرمول سینوس ها همخوانی وجود دارد.
داده هاي تجربی
نمو دار قانون سینوس
شکل - - 3 مدل CAD از قطعه مورد نظر آقاي جی [13] شکل - - 4 نمودار توزیع ضخامت در عمق قطعه و مقایسه آن با قانون سینوس
-2 طراحی و انجام آزمایشات تجربی
در تحقیق حاضر به منظور تعیین ماکزیمم زاویه دیواره ورق مس از روش ابداعی آقاي جی و همکارانشان استفاده شده است. براي این منظور، کمانی از یک دایره به عنوان کمان مرجع انتخاب شده که از دوران آن حول یک محور، پروفیلی را ایجاد می کند که یک قطعه با زاویه دیواره متغیر می باشد. کمان مرجع در واقع، کمانی از یک دایره به قطر 115 میلیمتر می باشد. مشخصات این کمان در شکل - 5 - نشان داده شده است
