بررسي عددي و تجربي عيب چينخوردگي لبه در فرآيند شكلدهي غلتكي سرد مقاطع عريض

Numerical and experimental study of the edge wrinkling defect of cold roll forming of wide profiles

شكلدهي غلتكي سرد يك فرآيند شكلدهي پيچيده است كه در آن كيفيت محصولات به شدت وابسته به پارامترهاي فرآيند است. عيب چين‌‌خوردگي لبه ورق يكي از عيوب رايج در فرآيند شكل‌دهي غلتكي سرد مقاطع عريض مي‌باشد. چينخوردگي لبه باعث بروز مشكلاتي از قبيل كاهش كيفيت ابعادي، سايش غلتكهاي شكلدهي به دليل تماس با لبه چينخورده و توزيع غيريكنواخت نيروهاي شكلدهي در طول خط توليد ميشود. بدين منظور براي بررسي عيب چينخوردگي در اين پژوهش از شبيهسازي اجزاي محدود و آزمايشهاي تجربي استفاده شد. ابتدا براي تأييد نتايج شبيهسازي، يك مدل دقيقاً مطابق با آزمايشهاي تجربي متشكل از يك ايستگاه نگهدارنده و يك ايستگاه شكلدهي براي توليد يك پروفيل ذوزنقهاي ايجاد شد. سپس با شبيهسازي اين فرآيند در نرم‌افزار اجزاي محدود آباكوس و مقايسه توزيع كرنش طولي در نزديكي لبهي بال با كرنشهاي تجربي، مدل عددي صحتسنجي شده است. پس از صحتسنجي مدل عددي، از آن براي شبيه‌سازي مقطعي مشابه و داراي دو كانال در راستاي عرضي و در سه ايستگاه شكلدهي استفاده و تأثير پارامترهاي جنس ورق (تنش تسليم و توان كارسختي)، ضخامت ورق و فاصلهي بين ايستگاهي بر عيب چينخوردگي لبه بررسي شد. نتايج اين پژوهش نشان داد كه با افزايش تنش تسليم عيب چينخوردگي افزايش و با افزايش توان كارسختي، ضخامت ورق و فاصله بين ايستگاهي، عيب چينخوردگي كاهش مييابد.

The Cold roll forming is a complex forming process which quality of its products is highly dependent on the process parameters. The edge wrinkling defect is one of the common defects in the cold roll forming process of wide profiles. Edge wrinkling leads to several problems such as decrease in dimensional quality, wearing of forming rolls due to contact with the buckled edge and non-uniform distribution of forming forces through the production line. In order to investigate the edge wrinkling defect in this study, the finite element simulation and experimental tests were used. At first, for validation of simulation results, one model in exact in accordance with experimental set up and with one holding station and one forming station to produce one trapezoidal profile was created. Then by simulating this process in Abaqus software and comparing the longitudinal strain in simulation and experimental results, the numerical model was validated. After verifying the numerical model, it was used for simulating a similar profile with two channels in transversal direction and in three forming stations and then the effect of sheet material (yield stress and work hardening exponent), strip thickness and distance between the roll stands are investigated on the edge wrinkling defect of products. Results of this study show that wrinkling increases with the yield stress increase, but decreases with increase in work hardening exponent, strip thickness and distance between the roll stands.