بررسي عددي جابجايي خط جوش در شكل‌دهي ورق‌هاي تركيبي فولادي به روش بالشتك لاستيكي

Numerical Study on Weld Line Displacement in Rubber Pad Forming of Tailor Welded Blanks

ورق­هاي تركيبي جوشكاري شده با هدف كاهش وزن در صنايع خودرو و هوا فضا به‌طور فزاينده­اي مورد استفاده قرار مي­گيرند. مطالعه‌ي فرايندهاي شكل­دهي اين ورق­ها، بررسي شكل­پذيري آن­ها، همچنين كنترل عواملي از قبيل جابجايي خط جوش در حين شكل­دهي مي­تواند به توسعه‌ي كاربرد آن­ها كمك نمايد. فرايند شكل­دهي ورق به كمك بالشتك لاستيكي از فرايندهاي شكل­دهي با انعطاف‌پذير است كه ورق در اثر اعمال فشار يك سنبه صلب و با كمك يك بلوك لاستيكي دچار تغيير شكل مي­شود. در اين مقاله فرايند شكل­دهي ورق تركيبي با جنس يكسان و تفاوت ضخامت در دو بخش جوش شده، به كمك بالشتك لاستيكي بر مبناي روش اجزاي محدود و با استفاده از نرم­افزار ABAQUS شبيه­سازي شده است. به كمك روش طراحي آزمايش اثر عوامل مختلف از جمله اصطكاك، ضخامت ورق­هاي تشكيل‌دهنده لوح تركيبي و نيروي ورق‌گير اعمالي به دو بخش ورق تركيبي بر حداكثر ميزان جابجايي خط جوش مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج نشان مي­دهد افزايش ضخامت بخش­هاي تشكيل­دهنده ورق تركيبي، افزايش نيروي ورق­گير اعمالي به هر يك از بخش­ها و كاهش اصطكاك بين ورق و سنبه باعث كاهش حداكثر مقدار جابجايي خط جوش مي­شود. همچنين افزايش نسبت ضخامت در ورق تركيبي، به افزايش حداكثر جابجايي خط جوش منجر مي‌شود. افزايش همزمان ضخامت هر بخش و نيروي ورق­گير وارد بر آن بخش و يا بخش مقابل باعث كاهش حداكثر مقدار جابجايي خط جوش مي­شود.

Tailor welded blanks (TWBs) are increasingly used in the automotive and aerospace industries with the aim of reducing weight. Studying the forming processes of these sheets, examining their formability, as well as controlling factors such as the displacement of the weld line during forming can help to develop their application. The rubber pad forming process is a flexible forming process in which the sheet is deformed due to the pressure of a rigid punch with the help of a rubber cushion. In this paper, the rubber pad forming of tailor welded blank consisting of two welded sections with the same material but different thicknesses were simulated based on the finite element method and using ABAQUS software. The effects of various factors such as friction, thicknesses of the sheets that compose the TWB and the force applied to each section on the maximum displacement of the weld line were investigated through the use of a design of an experimental method. The results illustrated that increasing the thicknesses of the sheets that compose TWB, increasing the blank holding forces applied to each section, and reducing the friction between the TWB and the punch reduce the maximum amount of weld line displacement. In addition, increasing the thickness ratio of tailor welded blank led to an increase in the maximum weld line displacement. The simultaneous increase in the thickness of each section and the blank holding force applied to that section or the opposite section reduced the maximum amount of weld line displacement.