تحليل اثر كارسختي بر نيروي لازم و ناحيه ي تغييرشكل در فرآيند كشش ورق

Analysis of the work hardening effect on required force and deformation zone in sheet drawing process

در اين مقاله، فرآيند كشش ورق با قالب گوه اي شكل، با استفاده از تابع جريان و به روش كرانه بالايي تحليل شده است. يك مدل تغيير شكل جديد ارائه شده كه در آن مرزهاي برشي ورودي و خروجي، انعطاف پذير مي باشد و اثر كارسختي ورق لحاظ و شكل هندسي بهينه ناحيه تغيير شكل، بسته به شرايط فرآيند تعيين مي شود. بر اساس تابع جريان پيشنهادي، ميدان سرعت، نرخ كرنش ها، توان ها و نيروي كشش لازم محاسبه شده اند. در پايان نتايج تحليل با نتايج ساير محققان و نتايج اجزا محدود مقايسه شده اند. هم چنين اثر ضريب كار سختي بر ناحيه تغيير شكل، نيروي كشش و زاويه ي بهينه ي قالب بررسي شده است. نشان داده شد كه با افزايش ضريب كار سختي، مرزهاي ورودي و خروجي ناحيه ي تغيير شكل به سمت ناحيه ي ورودي قالب متمايل مي شود و تنش كششي لازم براي انجام فرآيند كاهش مي يابد. هم چنين با افزايش ضريب اصطكاك، مرزهاي ورودي و خروجي به سمت ناحيه ي خروجي قالب متمايل مي شوند و با افزايش درصد كاهش ضخامت، مرزها به سمت ناحيه ي ورودي قالب متمايل مي شوند. نتايج نسبت به نتايج تحليلي گذشته به ميزان ده درصد بهبود يافته است.

In this paper, the drawing process of the sheet metal through the wedge shaped die has been analyzed by upper bound method using stream function. First, a new deformation model has been introduced in which inlet and outlet shear boundaries are considered flexible. Then, the optimized geometry of the deformation zone has been determined through the effect of work hardening of the sheet material depending on the process conditions. According to the suggested stream function, velocity field, strain rates and power terms have been calculated. The analytical results have been compared with the results of the published analytical data and the finite element simulation results. Furthermore, the effect of work hardening exponent has been investigated on the deformation zone, drawing force and optimum die angle. It has been shown that by increasing the work hardening exponent, inlet and outlet shear boundaries of deformation zone are being inclined to the inlet zone of the die and the required drawing stress is decreased. In addition, by increasing the friction factor, inlet and outlet shear boundaries are being inclined to outlet zone of the die, and by increasing reduction in thickness, inlet and outlet shear boundaries of deformation zone are being inclined to the inlet zone of the die. It is shown that the analytical results have been improved up to ten percent in comparison to the published data.