كشش عميق هيدروديناميكي با فشار شعاعي فنجان‌هاي مربعي دولايه آلومينيوم- فولاد

Hydrodynamic Deep Drawing Assisted by Radial Pressure of Al/St Bimetal Square Cups

در اين پژوهش شكل‌دهي فنجان‌هاي مربعي از ورق دولايه آلومينيوم-فولاد در فرآيند كشش عميق هيدروديناميكي با فشار شعاعي با هدف بررسي پارامترهاي فرآيند و تأثير آنها بر ضخامت فنجان مطالعه شده است. نخست، با شبيه سازي اجزاي محدود با نرم ­افزار آباكوس، مسيرهاي فشار متفاوت براي شكل ­دهي فنجان مربعي بررسي و آزمايش هاي تجربي براي صحت­ سنجي شبيه­ سازي انجام شد. بر اساس نتايج مشخص شد مقادير كمتر فشار بيشينه و سرعت سنبه‌، منجر به وقوع پارگي در ناحيه تماس شعاع سنبه با ورق مي­ گردد. همچنين در فشار‌ها و سرعت‌هاي بالاتر، توزيع ضخامت فنجان­­ هاي مربعي به مسير فشار وابسته است. با تعيين مسير فشار مطلوب و اعمال آن، فنجان‌ مربعي با نسبت كشش بالا شكل داده شد. در مرحله بعد، تأثير پارامترهاي هندسي و فرآيندي با شبيه­سازي اجزاي محدود در مسير فشار مطلوب، توسط طراحي آزمايش بررسي و با روش آماري تحليل واريانس مورد تفسير قرار گرفت. از بين عوامل بررسي شده، اثر مستقيم شعاع نوك سنبه و اثر متقابل بين نسبت ضخامت لايه‌ها و جانمايي ورق، تاثير معناداري بر حداقل ضخامت فنجان مربعي داشتند. در نهايت نيز مقادير بهينه عوامل مؤثر به دست آمدند.

In this research, forming of Bimetal (Al/St) square cups in hydrodynamic deep drawing assisted by radial pressure process has been studied aiming to investigate the parameters and their effects on the thickness of cups. At first, using finite element simulations by Abaqus software, different pressure paths were tried to form the square cup, and experiments were utilized to validate the results. The results showed that lower maximum pressure and lower punch velocity lead to tearing on the sheet contact area with the punch tip. Also, they demonstrated that at higher levels of pressures and punch velocities, the wall thickness distribution of the square cups depends on the pressure path. By applying the pressure path with the desired maximum amount, the square cups with high deep drawing ratio were formed. In the next step, the effect of several important parameters in terms of the desired pressure path was investigated using design of experiments, and the results were interpreted using ANOVA. Among the studied factors, direct effect of the punch tip radius and the interaction of the layers layout and thickness ratio had a significant effect on the minimum thickness of square cups. Finally, the optimal factor values were also obtained.