بررسي تجربي و عددي طراحـي پيش فرم در كشش عميق چند مرحله اي ورق هاي نازك فولادي استحكام بالا

Experimental and Numerical Study of Preform Design in Multi Stage Deep Drawing of High Strength Thin Steel Sheet

در اين مقاله نتايج حاصل از آزمايش تجربي فرآيند كشش عميق در توليد يك استوانه ي سركروي از جنس نوعي فولاد استحكام بالا با نتايج شبيه سازي آن و سه نوع طراحي پيش فرم پيشنهادي (ارايه شده) مقـايسه گرديد، تا ضمن سنجش ميزان صـحت نتـايج و دقت نرم افـزار اجزا محدود در پيش بيني فرآيند كشش عميق چند مرحله اي در ورق هاي نازك فولادي استحكام بالا ، مقادير نسـبت كشـش حـدي مـراحل مختلف كشش و بازكشش آزمون تجربي نيز بهبود يابند. براي شبيه سازي، از نرم افزار اجزا محدود آباكوس نسخه 3-9-6 استفاده گرديد. در اين تحقيق، ماده اوليه، يك لوح دايروي از ورق فولادي 4130- AISI آنيل شـده با ضخامت mm 2 مي باشـد كه در بررسي تجربي طي يك مرحله كشش، سه مرحله بازكشش و دو مرحله عمليات حرارتي آنيل به استوانه اي با سر كروي تبديل شد. براي معرفي خواص مكانيكي اين فولاد آزمايش كشش تك محوري انجام و از نتايج آن استفاده گرديد. مقايسه نتايج توزيع ضخامت در نرم افزار اجزا محدود با ضخامت‎هاي اندازه گيري شده در پيرامون قطعات توليدي در مراحل مختلف كشش و بازكشش صورت گرفت و از دقت خوبي برخوردار بود (حدوداً 55/2 درصد خطا) و بر همين اساس طراحي هاي پيشنهادي نيز شبيه سازي شد تا ويژگي‎هاي مناسب ترين طرح معرفي گردد.

In this paper, experimental results of a deep drawing process to produce a cylinder of high strength steel with a spherical head were compared with it’s simulation results and three proposal design types. Meanwhile, the amount of limiting draw ratio in some stages was determined. Accuracy and precision of the results of a finite element software to predicting the multi stage deep drawing process of high-strength thin steel sheets was measured. ABAQUS version 6-9-3 was used to simulate the process. In this research, the raw material was a circular blank of annealed steel AISI-4130 with 2 mm thickness that in experimental test, subjected to one drawing stages, three redrawing stage and two heat treatment stages. The uni-axial tensile test was performed to determine the mechanical properties of the steel sheet. Numerical thickness distribution was compared with the experimental results in different stages of deep drawing and the accuracy was good (about 2.55%). Base on this results the proposal designs were simulated to introduce the properties of the most suitable design types.