بررسی تجربی و عددی تنش پسماند در فرایند شکل‏دهی ورق داغ آلومینیوم 5083 با دمش گاز

فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

مقاله 2، دوره 7، شماره 25، مهر و آبان 1395، صفحه 13-22   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

حامد فتاحی^{* 1}؛ مهدی جلالی عزیزپور²

¹دانشجوی کارشناسی ارشد ، گروه مهندسی مکانیک ،واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی ، اهواز، ایران

²استادیار، گروه مهندسی مکانیک، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی ، اهواز، ایران

تاریخ دریافت: 18 مهر 1395،  تاریخ پذیرش: 18 مهر 1395 

چکیده

در پژوهش‌ حاضر سعی شده است، تحلیل تنش پسماند در ورق آلومینیومی آلیاژ 5083AA به روش شکل دهی داغ توسط گاز با استفاده از آزمایش‌های تجربی انجام گردد. سپس به وسیله روش اجزاء محدود و مقایسه آن با آزمایش‌های تجربی انجام شده، صحت این شبیه سازی‌ها مورد بررسی و تحلیل قرار داده شد. هدف از این پژوهش، تبیین روشی کارا جهت تعیین تنش‌های به وجود آمده در این روش شکل­دهی می­باشد. لذا تنش القایی در مخروط ناقص شکل داده شده توسط روش مذکور بوسیله­ی روش سوراخکاری مرکزی اندازه­گیری شد. تنش معادل در آزمایش تجربی برابر با 5/44 مگاپاسکال به دست آمد. سپس تنش پسماند فرآیند شکل‌دهی داغ ورق توسط گاز و با بهره­گیری از روش تحلیل المان محدود در حالت وابسته به دما بررسیشد. بدین منظور از نرم افزار المان محدودABAQUS/Explicit برای شبیه سازی فرآیند شکل دهی استفاده شد. حداکثر انحراف نتایج محاسبات المان محدود و آزمایش تجربی برای تنش بیشینه‏ی موجود در قطعه 7% تعیین شد. از این رو نتیجه گرفته شد که با استفاده از محاسبات المان محدود می­توان مطالعه‌ی دقیقی بر روی روش شکل دهی داغ توسط گاز داشت.

کلیدواژه‌ها

شکل‌دهی؛ تنش پسماند؛ سوراخ‏کاری؛ المان محدود؛ آلیاژ

عنوان مقاله [English]

The Experimental and Numerical Evaluation of the Residual Stress in the Hot Forming Sheet Process for 5083 Aluminum via the Gas Blowing Process

نویسندگان [English]

H. Fattahi¹؛ M. Jalali Azizpour²

چکیده [English]

In the present study, it was attempted to perform the residual stress analysis in the aluminum sheets A.A5083 via experimental results of hot metal forming process by gas.Then the accuracy of simulations was evaluated by the Finite Element Method and its comparison with experimental tests. The aim of the present study was to apply an efficient approach to determine the stresses caused during the forming process. Thus, the inductive stress in the imperfect conical sheets produced by gas blow process was measured method via hole drilling. In the experimental test, the stress equal to 44.5 Mpa was obtained. Then, The temperature dependant residual stresses of hot metal forming process were evaluated by the Finite Element Analysis Method. To simulate the forming process, ABAQUS/Explicit finite element software was used. The maximum of deviation in the results of finite element calculations and experimental tests for the maximum stress in the piece was 7%.  Thus, it was concluded that via finite element calculations more accurate study on hot metal forming method by gas can be done.

کلیدواژه‌ها [English]

Forming, Residual Stress, Drilling, Finite Element, Alloy

مراجع

1- S. Toros, F. Ozturk and I. Kacar, “Review of Warm Forming of Aluminum–Magnesium Alloys”, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 207, October, pp. 1–15, 2008.
2- F. Shehata, M.J. Painter and R. Pearce, “Warm Forming of Aluminum/Magnesium Alloy Sheet”, Journal of Mechanical Work Technology, Vol. 2, pp. 279-291, 1978.                
3- D. Sorgente and L. Tricarico, "Pressure Profile Designing in Superplastic Forming Based on the Strain Rate and on Post-forming Properties", Journal of Materials Engineering and Performance, Vol 23, pp. 2025–2033, 2014.
4- N.J. Nieh, J. Wadsworth and O.D. Sherby, “Superplasticity in Metals and Ceramics”, Cambridge University Press, New York, 1997.        
5- J. Roesler, H. Harders and M. Baeker, “Mechanical behaviour of engineering materials”, Springer, New York, 2007.           
6- D.Wilson, “Aluminum versus Steel in the Family Car-the Formability Factor”, Journal of Mechanical Work Technology, Vol. 16, pp. 257-277, 1988.       
                       
7- J.S. Tang, Y.K. Fuh and S. Lee, "Superplastic forming process applied to aero-industrial strakelet: "wrinkling, thickness, and microstructure analysis", Journal of Advance Manufacturing Technology, pp. 279-291,  2014.           
8- H.Yu Wu and T. M. Da," Modified male die rapid gas blow forming of fine-grained Mg alloy AZ31B thin sheet", Journal of Advance Manufacturing Technology, pp. 1329-1338,  2015.

9- M. Bakhshi-Jooybari, A. Gorji and M. Elyasi, "Developments in sheet hydroforming for complex industrial parts", Metal Forming, Vol. 3, pp. 55-84, 2012.        
           
10-Hosford W. F., “Fundamentals of Engineering Plasticity”, Cambridge University Press, New York, 1997.           

11- P.F. Bariani, “Hot Stamping of AA5083 Aluminum Alloy Sheets”, Journal of Manufacturing Technology, Vol. 63, pp. 251-254, 2013.     
 

12- R. Hambli, A. Potiron, F. Guerin and B. Dumon, “Numerical Pressure Prediction Algorithm of Superplastic Forming Procedd Using 2D and 3D Modles”, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 112, October, pp. 83–90, 2004.