يك الگوريتم براي پيش‌بيني اثر هندسه قالب بر رفتار استحكامي ورق تحت فرآيند پرس كاري شياري

An algorithm for prediction of die geometry effects on strength behavior of sheets fabricated by groove pressing process

در اين پژوهش به مطالعه تجربي و عددي فرآيند پرسكاري شياري ورق‌هاي Al 5052 پرداخته مي‌شود. فرآيند پرسكاري شياري با ريزساختار سازي انداره دانه‌ها از ابعاد ميكرون به نانو منجر به توليد ورق‌هاي با استحكام بالاتر مي‌گردد. هدف از اين پژوهش ارائه يك الگوريتم براي پيش‌بيني تغيير رفتار مكانيكي (استحكام و سختي) ورق‌ها تحت اين فرآيند مي‌باشد. اين الگوريتم امكان ارزيابي رفتار ورق با تغييرات در هندسه قالب و همچنين تغييرات تعريف پاس‌هاي پرسكاري را فراهم مي‌آورد. اين الگوريتم بر پايه مدل‌هاي رياضي از تغييرات رفتار ورق‌ها با تغيير اندازه دانه‌بندي آنها و همچنين مدل‌هاي تئوري حاكم بر رفتاري استحكامي و سختي آنها ارائه شده است. بدين منظور ابتدا نمونه ورق‌هاي Al 5052 تحت دو پاس پرسكاري شياري قرار مي‌گيرند. استحكام و سختي نمونه‌هاي آنيل شده و نمونه‌هاي تحت يك و دو پاس پرسكاري مطابق استاندارد استخراج مي‌گردد. نتايج پيش‌بيني شده توسط الگوريتم پيشنهادي در تطابق مناسبي با نتايج تجربي اين پژوهش قرار دارد. سپس نتايج پيش‌بيني اين الگوريتم با داده‌هاي تجربي موجود در مراجع براي پرسكاري آلومينيوم‌هاي خالص با قالب‌هاي مختلف انجام مي‌شود، كه حاكي از تطابق مناسب آنها دارد. بكارگيري اين الگوريتم امكان صرفه‌جويي زماني و مالي در پيش‌بيني اثر هندسه شيار قالب بر رفتار ورق نهايي و انتخاب قالب بهينه را ميسر مي‌سازد. در ادامه به ارزيابي اثر زاويه شيار قالب بر استحكام تسليم و سختي ورق‌هاي Al 5052 پرسكاري شده پرداخته مي‌شود. در نهايت محدوديت‌ها و امكان توسعه اين الگوريتم مورد بحث قرار مي‌گيرد.

In this paper, the constrained groove pressing (CGP) process of Al 5052 sheets are experimentally and numerically studied. The CGP process produces the micrograinedsize sheets to enriched strength nanograinedsize ones. The goal of this investigation is the development of an algorithm for the mechanical behavior (Strength and Hardness) prediction of the sheets fabricated by the process. The algorithm enables one to evaluate the die geometry and pressing pass definition effects on mechanical behavior of the fabricated sheet. The proposed algorithm is based on the available relation in literature between the macroscopic behavior and the grain size in metal sheets and between the hardness and the strength properties of metal sheets. The Al 5052 samples are fabricated by two passes of the CGP process. The yield strength and the Vickers hardness of the annealed, the one and two pass CGPed samples are experimentally obtained. The predicted results by the developed algorithm are in good agreement with the experimental data. The comparison of the predicted results by the algorithm with available experimental data for the mechanical behavior of the CGPed pure aluminum sheets with different dies reveals the good accuracy of the proposed algorithm. The algorithm enables one to economical save from the timeconsuming experimental evaluation of groove geometry effects on the fabricated sheets and optimum die selection. The effects of the die groove angle on the yield strength and the hardness of the CGPed Al 5052 sheets are estimated using the developed algorithm.