چکیده

در این پروژه تأثیر تغییرات شعاع انحنای ابزار به عنوان یکی از مهم ترین پارامترهای موثر در فرآیند کشش عمیق ۱مورد بررسی قرار گرفت. لذا به کمک روش المان محدود و نرم افزار تحلیلی آباکوس۲ فرآیند مذکور مورد بررسی واقع و با نتایج تجربی مقایسه شد. از ورق های آلومینیوم خالص با قطرهای متفاوت برای ایجاد لیوان های استوانه ای استفاده شده و وضعیت توزیع نیرو در حین فرآیند و نیز نسبت حد شکل دهی ورق۳ نمونه های کشیده شده با نتایج تجربی مقایسه شده است. در این بررسی شکست و پارگی در دیواره ی لیوان با توجه به دیاگرام حد شکلپذیری۴ به عنوان یک عامل محدود کننده در نظر گرفته شده است. نتایج بدست آمده هم خوانی خوبی در مقادیر نیروها و میزان LDR با تغییرات شعاع انحنای سنبه و قالب و قطر ورق اولیه نشان می دهد.

واژههای کلیدی: کشش عمیق- روش اجزا محدود- -LDR شعاع انحنای قالب- شکل دهی ورق

-۱ مقدمه

امروزه خیلی از قطعات صنعتی توسط فرآیندهای شکلدادن فلزات تولید می گردند. بدین مفهوم که فلز در اثر تغییر شکل پلاستیک، از حالت خام اولیه (ورق، شمش و میله) به شکل مورد نظر تبدیل میشود. یکی از مشخصه های فلزات که موجب استفاده فراوان آنها در صنعت گردیده است، قابلیت شکلپذیری- بدون گسیختن یا ترک برداشتن – آنهاست، که در صنعت جایگاه ویژهای دارد. فرآیند کشش عمیق یکی از متداولترین روشهای شکل دادن ورق در حالت سرد است. در این فرآیند ورق اولیه توسط سنبه به داخل قالب کشیده میشود و شکلهای استوانهای یا قوطی مانند از قبیل سیلندرهای جداره نازک، پوسته های چراغ قوه، قوطیهای ته بسته (مورد استفاده در صنایع غذایی)، پوستههای بوستر و سایر شکلهای استوانهای بدست میآیند. برای کنترل دقیق هر فرآیند شکلدهی فلزات، تعیین دقیق اثر پارامتر های مختلف روی جریان فلز، مورد نیاز میباشد. پارامتر هایی که بر روی موفقیتآمیز بودن یا شکست فرآیند کشش عمیق تاثیر دارند عبارت اند از: لقی بین سنبه و قالب، سرعت پرس، شرایط سطحی کار و اصطکاک، شعاع انحنای لبه سنبه و قالب، جنس ماده؛ که در این میان شعاع لبه سنبه و قالب یکی از مهم ترین پارامتر ها می باشد.[۱] از مشکلات عمدهی این فرآیند که در بهبود آن تلاشهای زیادی شده است افزایش قابلیت شکل پذیری لیوانهای تولید شده است. بهبود پارامترهای مؤثر و همچنین افزایش تعداد چرخهی هر محصول از روشهایی است که همیشه مورد توجه بوده است. با توجه بیشتر به این پارامترها میتوان شرایط بهینه را بدست

۱ Deep Drawing
2 ABAQUS 3 Limit Drawing Ratio(LDR) 4 Forming Limit Diagram(FLD)

آورد و به یک محصول سالم در تغییرشکلهای بالا رسید. از اینرو استفاده از شبیهسازی فرآیندها، به ویژه کشش عمیق بسیار راهگشا خواهد بود.

در سالهای گذشته کارهای زیادی در زمینه تحلیل فرایند کشش عمیق صورت گرفته که از آن جمله میتوان به موارد زیر اشاره نمود:

وو [۲] روشهای عددی را برای تحلیل کشش عمیق استوانه ای با سنبه دارای سر نیمکروی بکار برده است . سوربای [۳] و همکارانش یک روش جهت محاسبه کرنشهای سطح لبهی گرده۱ تغییر شکلیافته، تحت فرآیند کشش عمیق با سنبه استوانه ای ارائه کردند. چانگ [۴] و همکارانش یک برنامه مدلسازی اجزای محدود برای شبیهسازی سه بعدی انواع ورق تهیه نمودند. چن و سوربای [۵] یک روش جهت محاسبه ابعاد ورق اولیه برای بهینه نمودن فرآیند کشش عمیق ورق و افزایش کیفیت محصول ارائه نمودند.

سوخومیلینف و همکارانش [۶] یک روش محاسباتی برای تحلیل فرآیند شکلدهی متقارن ورقهای فلزی مانند کشش عمیق بیان کردند . اندرسون [۷] یک تحلیل عددی براساس روش اجزاء محدود برای مطالعه فرآیند کشش عمیق متقارن انجام داده است.

در میان روشهای مورد استفاده برای تحلیل فرآیند کشش عمیق روش المان محدود در مقایسه با روشهایی چون میدان خطوط لغزش و تکنیکهای حد بالا و حد پایین، برای حل مسائلی با شرایط مرزی، اولیه و هندسه پیچیده روشی تواناتر است و از این نظر نسبت به روشهای دیگر عددی همچون اختلاف محدود نیز برتری دارد، از این رو در میان روشهای مختلف تحلیل شکلدهی فلزات، روش المان محدود بیشتر بکار برده شدهاست.[۸]

شکل :۱ تصویر شماتیک از نیرو و تنشهای اعمالی و زوایا در فرآیند کشش عمیق

۱ Flange

-۲ روش تحقیق

در این کار با انجام شبیه سازی فرآیند کششعمیق بر روی ورقهای آلومینیومی به شکل دایره، لیوانهای استوانهای تولید شده مورد بررسی قرار گرفت و با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شد.