بررسی تجربی و عددی پارامترهای مؤثر در شکل پذیری ورق های فلزی دولایه آلومینیوم- فولاد

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران

چکیده

اخیراً استفاده از ورق های چندلایه فلزی در صنایع مختلف مانند هوافضا و خودروسازی، به علت بهبود شکل پذیری ورق های سبک وزن با شکل پذیری کم و ایجاد خواص ترکیبی مانند مقاومت به خوردگی، گسترش یافته است. شکل دادن این ورق ها با محدودیت­ هایی مثل چروکیدگی و جدا شدن لایه ها در حین فرآیند همراه است. یکی از روش های شکل دهی این نوع ورق ها به منظور برطرف کردن محدودیت های فوق، فرآیند هیدروفرمینگ می باشد که سبب بهبود شکل پذیری می شود. در این مقاله فرآیندهای کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار شعاعی و کشش عمیق هیدرومکانیکی ورق های فلزی دولایه آلومینیوم- فولاد به صورت تجربی بررسی شد. برای بررسی بیشتر نتایج تجربی، شبیه سازی اجزای محدود با نرم افزار آباکوس نیز انجام شد. نشان داده شد که شکل پذیری ورق آلومینیومی می تواند با دولایه کردن آن با ورق فولادی، بهبود یابد. همچنین نتایج نشان داد که در فرآیند کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار شعاعی با کاهش فاصله بین ورق گیر و قالب، چروکیدگی کاهش و نازک شدگی افزایش می یابد. هنگامی که مقدار فاصله صفر شود، فرآیند به کشش عمیق هیدرومکانیکی بدون فشار شعاعی تبدیل خواهد شد، چروکیدگی تا حد زیادی کاهش می یابد و نسبت کشش نیز کمتر می ­شود. به علاوه، مشخص شد که نحوه قرارگیری لایه ها نسبت به سنبه و یا نسبت به هم، تأثیر زیادی در شکل پذیری ورق دولایه دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Numerical and Experimental Investigation of Effective Parameters on Formability of Al-St Two Layer Sheet Metals

نویسندگان [English]

  • S. E. Seyyedi
  • H. Gorji
  • M. Bakhshi
  • G. M. Alinejad
Babol Noshirvani University of Technology, Babol, Iran
چکیده [English]

Recently, the use of laminated sheet metals has been spread in various industries, such as aerospace and automotive industries due to the improvement of formability of low-formable lightweight sheets and making compound properties such as corrosion resistance. Forming these sheets is faced with some limitations, such as wrinkling and separation of the layers. To overcome these limitations, hydroforming process has been introduced. In this paper, hydrodynamic deep drawing assisted by radial pressure and also hydromechanical deep drawing processes of Al-St two-layer sheet metals have been investigated experimentally. In order to perform a detailed investigation, finite element simulation was also carried out by ABAQUS software. It was shown that formability of the aluminum sheet can be improved by laminating with the steel sheet. Moreover, the results illustrated that in hydrodynamic deep drawing assisted by radial pressure, wrinkling is decreased and thinning is increased by reducing the gap between blank holder and die. When the gap becomes zero (hydro-mechanical deep drawing without radial pressure), wrinkling is reduced considerably and also drawing ratio is decreased. Additionally, it was identified that the arrangement of the layers with respect to the punch has a great effect on formability of the two-layer sheet.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Two-layer sheet metal
  • Hydrodynamic deep drawing by radial pressure
  • Hydromechanics deep drawing
  • Thickness distribution
  • Drawing ratio

مراجع

[1] A. Jalali Aghchai, M. Shakeri, B. Mollaei-Dariani, Theoretical and experimental formability study of two-layer metallic sheet (Al1100/St12), Engineering Manufacture, 222 (2008) 1131-1138.
[2] J.-K. Kim, T.-X. Yu, Forming and failure behaviour of coated, laminated and sandwiched sheet metals: a review, Journal of Materials Processing Technology, 63(1–3) (1997) 33-42.
[3] S.H. Zhang, Developments in hydroforming, Journal of Materials Processing Technology, 91(1–3) (1999) 236-244.
[4] S.H. Zhang, J. Danckert, Development of hydro-mechanical deep drawing, Journal of Materials Processing Technology, 83(1–3) (1998) 14-25.
[5] L. Lang, J. Danckert, K.B. Nielsen, Study on hydromechanical deep drawing with uniform pressure onto the blank, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 44(5) (2004) 495-502.
[6] H. Takuda, K. Mori, H. Fujimoto, N. Hatta, Prediction of forming limit in deep drawing of Fe/Al laminated composite sheets using ductile fracture criterion, Journal of Materials Processing Technology, 60(1–4) (1996) 291-296.
[7] M.R. Morovvati, B. Mollaei-Dariani, M.H. Asadian-Ardakani, A theoretical, numerical, and experimental investigation of plastic wrinkling of circular two-layer sheet metal in the deep drawing, Journal of Materials Processing Technology, 210(13) (2010) 1738-1747.
[8] L. Lang, J. Danckert, K.B. Nielsen, Multi-layer sheet hydroforming: Experimental and numerical investigation into the very thin layer in the middle, Journal of Materials Processing Technology, 170(3) (2005) 524-535.
[9] H.-C. Tseng, J.-C. Hung, C. Hung, M.-F. Lee, Experimental and numerical analysis of titanium/aluminum clad metal sheets in sheet hydroforming, Int J Adv Manuf Technol, 54(1-4) (2011) 93-111.
[10] S. Bagherzadeh, B. Mollaei-Dariani, K. Malekzadeh, Theoretical study on hydro-mechanical deep drawing process of bimetallic sheets and experimental observations, Journal of Materials Processing  Technology, 212(9) (2012) 1840-1849.
[11] S. Bagherzadeh, M.J. Mirnia, B. Mollaei Dariani, Numerical and experimental investigations of hydro-mechanical deep drawing process of laminated aluminum/steel sheets, Journal of Manufacturing Processes, 18(0) (2015) 131-140.
[12] Z. Marciniak, J.L. Duncan, S.J. Hu, Mechanics of sheet metal forming, Butterworth-Heinemann, Oxford, 2002.
[13] Abaqus analysis user's manual in, 2010.
[14] A. Fazli, B. Dariani, Theoretical and experimental analysis of the axisymmetric hydromechanical deep drawing process, Proc Inst Mech Eng B: J Eng Manuf, 220 (2006) 1429-1437.
[15] F. Rahmani, S.J. Hashemi, H. Moslemi Naeini, H. Deylami Azodi, Numerical and Experimental Study of the Efficient Parameters on Hydromechanical Deep Drawing of Square Parts, Journal of Materials Engineering and Performance, 22(2) (2012) 338-334.
[16] L. Xiaojing, X. Yongchao, Y. Shijian, Effects of Loading Paths on Hydrodynamic Deep Drawing with Independent Radial Hydraulic Pressure of Aluminum Alloy Based on Numerical Simulation, material science and technology, 24 (2008) 5.
[17] Y. Aue-U-Lan, G. Ngaile, T. Altan, Optimizing tube hydroforming using process simulation and experimental verification, Journal of Materials Processing Technology, 146(1) (2004) 137-143.
[18] S.B. Levy, A comparison of empirical forming limit curves for low carbon steel with theoretical forming limit curves of Ramaekers and Bongaerts, in: IDDRG WG3, Ungarn, 1996.
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
دوره 50، شماره 3
مرداد و شهریور 1397
صفحه 517-528

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار