بخشی از مقاله
چکیده
در تولید قطعه با روش کشش عمیق نیاز به تجهیزات و ابزار آلاتی چون قالب و... می باشد، که طراحی وساخت آنها نیازمند هزینه بالایی است لذا تجزیه و تحلیل دقیق فرآیند و اطمینان از موفقیت آمیز بودن عملیات و تولید قطعه ای کاملاً سالم و بدون عیب ضروری می باشد تا فرآیند ساخت قالبها و تجهیزات دچار سعی و خطا و صرف هزینه های بالاتر نگردد.
در این پژوهش با شبیه سازی فرآیند کشش عمیق قطعه استوانه ای شکل در نرم افزار آباکوس و مقایسه آن با حل تحلیلی نیرو با تغییر پارامترهای مختلف به بررسی این فرآیند ساخت پرداخته شده است و عیوب مختلف ایجاد شده در فرآیند کشش عمیق از طریق گرافیکی مشاهده و در جهت رفع آن ها اقدام شده است. با توجه به نتایج می توان عیب گوشواره ای شدن را با تغییر پارامترهای مختلف از بین برد. همچنین می توان میزان برگشت فنری را به میزان حداقل آن رساند.
مقدمه
شکل دهی ورقهای فلزی از دیر باز مورد توجه بشر بوده که در ابتدا محدود به تولید ظروف آشپزخانه و سکه زنی و ساخت اشیاء هنری بوده است اما استفاده از این روش به عنوان یک فرآیند صنعتی از حدود یک قرن پیش آغاز شده و امروزه توان ساخت قطعات با روش شکل دهی ورقها یکی از مهمترین ارکان اقتصاد یک کشور تلقی می شود . کشش عمیق یکی از مهمترین فرایندهای شکل دهی ورقهای فلزی می باشد .که به طور وسیعی در تغییر شکل ورقهای فلزی وتبدیل آن به ورقهای تو خالی به کار می رود. از این روش برای تولید قطعات مختلف صنعتی همچون مخزن های فولادی تحت فشار یا خلاء، بعضی از قطعات اتوموبیل و هواپیما،پوسته فشنگ و گلوله، قوطیهای کنسرو و نوشابه و ......استفاده می شود.
خصوصیاتی چون انعطاف پذیری، کمی وزن، قابلیت شکل پذیری زیاد، پرداخت سطح خوب و هزینه پایین قطعاتی که از این روش تولید می شوند باعث توسعه و گسترش دامنه کاربرد این روش وتنوع تولیدات حاصل از آن شده است.علاوه بر این، با این روش می توان قطعات با شکلهای پیچیده ای را که ساخت آنها از طریق روشهای دیگری چون ریخته گری تزریقی با قالب یا فورج مشکل و پر هزینه است تولید نمود.
در طی فرآیند کشش عمیق یک ورق یا قطعه کار که معمولا اطراف ان توسط یک صفحه فشاری کنترل می شود، به وسیله یک سنبه به داخل ماتریس کشیده می شود تا شکل آن را به خود بگیرد. در این فرآیند ضخامت ورق تقریبا ثابت می ماند. ساده ترین فرآیند کشش عمیق، تولید یک کاسه استوانه ای از یک ورق گرد تخت فلزی می باشد. نمای کلی یک فرآیند کشش عمیق در شکل 1 نشان داده شده است.
با توجه به شکل مشاهده می شود که ورق به سه منطقه Y ,X و Z تقسیم شده است. منطقه حلقوی بیرون X شامل مواردی است که با ماتریس - قالب - تماس دارد، منطقه حلقوی داخلی Y اساسا نه با سنبه و نه با ماتریس تماس دارد و منطقه Z در تماس با سنبه است. با شروع فرآیند، ماده در منطقه X به طرف داخل و به سوی ماتریس تحت تنش کششی شعاعی کشیده می شود و در اثر کاهش مداوم شعاع در این منطقه تنش محیطی فشاری پدید می آید که افزایش ضخامت ماده در این ناحیه را به دنبال خواهد داشت.
شکل 1 نمای کلی یک فرآیند کشش عمیق
در این پژوهش یک مدل تحلیلی کرنش صفحه ای برای کشش عمیق انتخاب میشود و نیروهای وارده بر بلنک به صورت پارامتریک به دست می آید . سپس مدل در نرم افزار آباکوس شبیه سازی شده و به مقایسه نتایج پرداخته خواهد شد.
تئوری فرآیند کشش عمیق
معادلات حاکم بر فرآیند:
شکل 2 نشان دهنده اندازه و ابعاد ورق قبل از کشش و درحین پروسه می باشد. در تمامی طول فرایند ضخامت ورق ثابت در نظر گرفته می شود در نتیجه با فرض ثابت ماندن ضخامت در طول پروسه افزایش کرنش پلاستیک در شعاع r در ماده تغییر شکل یافته در فلنج از رابطه زیر بدست می آید:
از آنجا که حجم قطعه ثابت می ماند و درحالتی که از اثر شعاع سنبه و قالب صرفنظر کنیم خواهیم داشت که :
که در آن h برابر مقدار پایین آمدن سنبه یا عمق و d قطر سنبه می باشد. با در نظر گرفتن تنش به شکل تنش ماده در دهانه قالب به شکل زیر خواهد بود:
