بررسي تجربي و شبيه سازي پارامترهاي موثر در شكل دهي قطعات دو پله اي و بهينه سازي ابعاد ورق اوليه

Experimental and Numerical Study of Effective Parameters in Forming of Double-Stepped Parts and Optimization of the Initial Blank Shape

توليد قطعات ورقي فلزي دو پله‌ اي در صنايع امري دشوار و پيچيده تلقي مي شود. محفظه روغن خودرو از جمله قطعات دو پله اي است كه در صنعت خودروسازي جز, قطعات پيچيده محسوب مي شود كه توليد آن با روش هاي سنتي با مشكلات زيادي همراه مي باشد. در اين‌ مقاله، قابليت شكل پذيري اين قطعات‌ به روش كشش‌ عميق هيدروديناميكي با فشار شعاعي به صورت تجربي و شبيه سازي ‌مورد مطالعه ‌قرار گرفت. نشان داده شده است كه مي توان محفظه روغن خودرو را در طي يك مرحله توسط فرآيند هيدروفرمينگ با موفقيت شكل داد. بعلاوه، اثر فشار شكل دهي بر روي توزيع ضخامت و پرشدگي قالب، تاثير پارامترهاي هندسي مانند شعاع گوشه سنبه و ارتفاع پله بر روي نازك شدگي و نيز تعيين شكل بهينه ورق اوليه در اين پژوهش مورد بررسي قرار گرفت. اين نتيجه حاصل شد كه با انتخاب فشار شكل دهي مناسب مي توان شكل-پذيري را بهبود بخشيد و ميزان پرشدگي قالب را افزايش داد. با بررسي تاثير شعاع گوشه سنبه مشاهده شد كه با افزايش شعاع گوشه سنبه، حداكثر نازك شدگي كاهش و توزيع ضخامت بهبود مي يابد. با افزايش ارتفاع پله، نازك شدگي در ناحيه ديواره پله اول و شعاع گوشه سنبه افزايش مي يابد و هر چه ارتفاع پله كاهش داده شود، موقعيت نازك شدگي به سمت پله دوم جابه جا مي شود. همچنين با بهينه سازي ورق اوليه اين نتيجه حاصل شد كه بهينه سازي شكل ورق اوليه تاثير زيادي بر روي جريان مواد و تاخير در پارگي خواهد داشت.

Production of double-stepped metal sheet parts is considered a complex and difficult task in industries. The crankcase is such a complex double-stepped part for the automobile industry and its production with traditional methods is associated with many problems. In this paper, the formability of this stepped part has been studied experimentally and by simulation using hydrodynamic deep-drawing with radial pressure. It is shown that the crankcase can be formed successfully in one step by the hydroforming process. Moreover, the effect of fluid pressure on the thickness distribution and die filling and the effect of geometric parameters such as punch corner radius and the height of the steps on the thinning, and also optimal shape design of the original blank were investigated. The study showed that choosing the correct forming pressure can improve formability and increase the amount of die filling. It is also illustrated that by increasing the punch corner radius, the maximum thinning is reduced and the thickness distribution is improved and, by increasing the height of the steps, thinning in the wall of the first step and the punch corner radius increase; by decreasing the height of the steps, thinning position will be shifted toward the second step. Also, by optimizing the original blank, it has been concluded that the optimization of the shape of original blank has a major impact on the material flow and will delay the sheet rupture.