تحليل المان محدود و بررسي آزمايشگاهي فرايند شكل دهي داغ ورق آلياژ آلومينيوم توسط گاز

Finite element analysis and experimental investigation on gas forming of hot aluminum alloy sheet

آلياژهاي آلومينيوم به دليل وزن كم و مقاومت خوردگي بالا در صنعت خودرو مورد توجه قرار گرفته اند. اما به دليل شكل پذيري كم و كيفيت پايين سطح محصول نهايي حاصل از اين آلياژها در دماي اتاق فرايندي جديد در دهه اخير تحت عنوان شكل دهي داغ فلز توسط گاز معرفي شده است. اين مقاله بررسي روش نوين شكل دهي داغ ورق آلياژ آلومينيوم توسط گاز مي باشد. براي مطالعه فرايند مزبور روش آزمايشگاهي و ساخت تجهيزات مورد نياز شكل دهي ورم توسط گاز و تحليل المان محدود (FEM) ارائه شده است. نتايج نشان مي دهد كه امكان شكل دهي آلياژ آلومينيوم در دماهاي نزديك به دماي ذوب آلياژ، توسط شكل دهي با گاز فراهم شده و افزايش دما شكل پذيري را افزايش داده و فشار مورد نياز شكل دهي را به ميزان قابل توجه اي كاهش مي دهد. نتايج تست هاي آزمايشگاهي انجام شده توسط نويسنده شامل حداكثر ارتفاع محصول، فشارگاز مورد نياز شكل دهي براي حصول ارتفاع ماكزيمم و مقدار و مكان حداقل ضخامت محصول، تطابق نزديكي با نتايج شبيه سازي نرم افزاري دارد.

Abstract -Aluminum alloys are desirable in industry due to their excellent high-strength to weight ratio, corrosion resistance, and weldability. However, at room temperature, the formability and the surface quality of the final product of these alloys are low. So in recent decade, new process, hot metal gas forming, has been introduced. This paper investigated new method of hot aluminum alloys forming using gas. Experimental test for bulge forming was designed and made. In addition to experimental test, finite element analysis of process was done. Results showed that hot metal gas forming provides highest forming temperature for aluminum alloy blank and with increasing blank temperature up to optimum temperature of hot forming, there is reduced pressure forming and significant improvement of formability. Results of experimental test and finite element analysis including determination of optimum temperature for forming of special aluminum alloy, maximum formability in this process, required forming pressure, minimum thickness, thickness and temperature distribution were conformed.