مطالعات ريزساختـاري و خواص مكانيـكي فرآينـد هيدروفرمينـگ ورق‌هـاي آلياژي منيزيم AZ31B و آلومينيم AA 2024 در دماهاي بالا

Microstructural Studies and Mechanical Properties of Hydroforming Process of AZ31B Magnesium and AA 2024 Aluminum Alloys Sheets at Elevated Temperatures

هيدروفرمينگ يكي از جديدترين روش‌هاي شكل‌دهي ورق‌هاي فلزي به‌شمار رفته كه در دو دهه اخير به‌طور گسترده‌اي در صنعت مورد توجه قرار گرفته است. در پژوهش حاضر، فرآيند هيدروفرمينگ ورق دو آلياژ سبك آلومينيم 2024 و منيزيم AZ31B در دماهاي بالا به‌صورت تجربي مورد مطالعه قرار گرفته است. به‌منظور بررسي كيفيت نمونه‌هاي توليد شده، كرنش ضخامتي به‌وجود آمده در نمونه‌هاي تغيير شكل يافته مطالعه گرديده است. در ادامه و با استفاده از سختي سنجي و تصاوير ريز ساختار به‌دست آمده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM)، ارتباط بين نحوه توزيع كرنش ضخامتي با اندازه دانه و ميزان سختي مورد بحث و بررسي قرار گرفته است. به‌منظور تأييد مقادير تجربي به‌دست آمده، تكرارپذيري نتايج آزمايشگاهي انجام گرديد. نتايج پژوهش نشان داد كه دماي مناسب جهت فرآيند شكل‌دهي نمونه‌‌هاي آلومينيمي و منيزيمي به‌ترتيب 0C 250 و 0C 200 مي‌باشد. بيشترين ميزان كشيدگي و در نتيجه كرنش پلاستيك (به‌دليل خمش و كشش همزمان) در ناحيه ديواره قطعه‌كار اتفاق افتاده و با وجود اصطكاك تماسي بين ورق و ماتريس در ناحيه فلنج، ميزان كرنش ناحيه مزبور افزايش پيدا كرد. بر اساس نتايج مطالعات انجام شده، بيشترين ميزان افزايش سختي و كاهش اندازه دانه براي نمونه آلومينيمي به‌ترتيب 37% و 20% و براي نمونه منيزيمي به‌ترتيب 24% و 42% در ناحيه ديواره نسبت به كف محصول به‌دست آمدند.

Hydroforming is one of the newest sheet metal forming methods that has been widely considered in the industry in the last two decades. In the present research work, the sheet hydroforming process of 2024 aluminum and AZ31B magnesium light-alloys at elevated temperatures has been studied experimentally. In order to evaluate the quality of the produced specimens, the thickness strain created in the cups has been investigated. Then, the relationship between thickness strain distributions with the grain size was discussed using hardness test and microstructure images obtained from scanning electron microscopy (SEM). In order to confirm the gained numerical values, the repeatability of experimental results was performed. The outcomes demonstrated that the suitable temperatures for the hydroforming process of 2024 Al alloy and AZ31B Mg alloy respectively gained to be 250 °C and 200 °C. The maximum amount of elongation and plastic strain (due to simultaneous bending and stretching) occurred in the wall of the cup and despite the friction of contact between the sheet and the matrix in the flange region, the amount of strain in this area increased. According to the results of the current study, the maximum increase in hardness and decrease in grain size were obtained 37% and 20% for AA 2024 and 24% and 42% for AZ31B, respectively, in the wall area in comparison with the bottom of the product