بررسی زوال ورق های غیرایزوتروپیک TWB تحت فرآیند هیدروفرمینگ- قسمت ۳

شکل (۴-۳): مقایسه نمودارهای سختی فلزات پایه ونواحی جوش: a) 6111-T4 b) 5083-H18 c) 5083-O d) DP590 . 94
شکل (۴-۴): نمودارهای حدشکل دهی فلزات پایه وجوش های مربوطه: a) 6111-T4 b) 5083-H18 c) 5083-O d) DP590 . 103
شکل (۴-۵): نمایی ازنمونه های مورد استفاده درتست کشش کروی. ۱۰۵
شکل (۴-۶): نمایی ازمدل مورداستفاده درتست کشش کروی: الف) ابعاد مورد نیاز ب) مدل سرهم بندی شده درنرم افزار. ۱۰۶
شکل (۴-۷): نواحی تقسیم بندی شده ورق ها درتست کشش کروی: الف) نمونه۲۰۰×۲۰۰میلیمتر ب) نمونه ۲۰۰×۱۲۰میلیمتر. ۱۰۸
شکل (۵-۱): نمایی ازسه مدل مختلف مورد استفاده درخط جوش. ۱۱۱
شکل (۵-۲): نمایی ازشبکه بندی درنمونه های هم جنس درتست کشش کروی .الف) ورق های ۶۱۱۱-T4، ۵۰۸۳-O، DP590 ب) ورق ۵۰۸۳-H18. 112
شکل (۵-۳): نتایج حاصله آزمایشگاهی وشبیه سازی شده (مدل C وغیرایزوتروپیک) ازاولین رخداد زوال در۶۱۱۱-T4(SG) درتست کشش کروی. ۱۱۷
شکل (۵-۴): نتایج حاصله آزمایشگاهی وشبیه سازی شده (مدل C وغیرایزوتروپیک) ازاولین رخداد زوال در۶۱۱۱-T4(DG) درتست کشش کروی. ۱۱۸
شکل (۵-۵): نتایج حاصله آزمایشگاهی وشبیه سازی شده (مدل C وغیرایزوتروپیک) ازاولین رخداد زوال در۵۰۸۳-H18(SG) درتست کشش کروی. ۱۱۸
شکل (۵-۶): نتایج حاصله آزمایشگاهی وشبیه سازی شده (مدل C وغیرایزوتروپیک) ازاولین رخداد زوال در۵۰۸۳-H18(DG) درتست کشش کروی. ۱۱۹
شکل (۵-۷): نتایج حاصله آزمایشگاهی وشبیه سازی شده (مدل C وغیرایزوتروپیک) ازاولین رخداد زوال در۵۰۸۳-O(SG) درتست کشش کروی. ۱۱۹
شکل (۵-۸): نتایج حاصله آزمایشگاهی وشبیه سازی شده (مدل C وغیرایزوتروپیک) ازاولین رخداد زوال در DP590 (SG)درتست کشش کروی. ۱۲۰
شکل(۵-۹): نمودارهای پیشرفت آسیب درنمونه های: الف):۶۱۱۱-T4(SG,DG) ب)۵۰۸۳-H18(SG,DG) ج)۵۰۸۳-O(SG) د)DP590(SG). 121
شکل (۶-۱): نتایج حاصله شبیه سازی شده (مدل B وغیرایزوتروپیک) ازاولین رخداد زوال درنمونه شماره (۱) درتست کشش کروی. ۱۲۶
شکل (۶-۲): نتایج حاصله شبیه سازی شده (مدل B وغیرایزوتروپیک) ازاولین رخداد زوال درنمونه شماره (۲) درتست کشش کروی. ۱۲۶
شکل (۶-۳): نتایج حاصله شبیه سازی شده (مدل B وغیرایزوتروپیک) ازاولین رخداد زوال درنمونه شماره (۳) درتست کشش کروی. ۱۲۷
شکل (۶-۴): نتایج حاصله شبیه سازی شده (مدل B وغیرایزوتروپیک) ازاولین رخداد زوال درنمونه شماره (۴) درتست کشش کروی. ۱۲۷
شکل (۶-۵): نمودارهای پیشرفت آسیب در: الف) نمونه شماره (۱) ب) نمونه شماره (۲) ج) نمونه شماره (۳) د) نمونه شماره (۴). ۱۲۹
شکل (۷-۱): نمایی ازسطح اعمالی فشاردرتست هیدروفرمینگ. ۱۳۱
شکل (۷-۲): نتایج شبیه سازی نمونه شماره (۱) درتست هیدروفرمینگ. ۱۳۵
شکل (۷-۳): نتایج شبیه سازی نمونه شماره (۲) درتست هیدروفرمینگ. ۱۳۵
شکل (۷-۴): نتایج شبیه سازی نمونه شماره (۳) درتست هیدروفرمینگ. ۱۳۶
شکل (۷-۵): نتایج شبیه سازی نمونه شماره (۴) درتست هیدروفرمینگ. ۱۳۶
شکل (۷-۶): نمودارهای پیشرفت آسیب درنمونه های TWB غیرهمجنس در تست هیدروفرمینگ:الف) نمونه شماره (۱) ب) نمونه شماره (۲) ج) نمونه شماره (۳) د) نمونه شماره (۴). ۱۳۸
شکل (۷-۷): نتایج شبیه سازی شده ازمکان والگوی اولین زوال دردوتست شکل دهی مکانیکی (سمت چپ) وشکل دهی هیدروفرمینگ (سمت راست). الف) نمونه شماره (۱) ب) نمونه شماره (۲) ج) نمونه شماره (۳) د) نمونه شماره (۴). ۱۴۲
شکل (۷-۸): نمایی ازگره های انتخابی برای حرکت خط جوش به ترتیب ازسطح بسترتا خط تقارن. ۱۴۴
شکل (۷-۹): نمودارهای جابه جایی خط جوش : الف) نمونه شماره (۱) ب) نمونه شماره (۲) ج) نمونه شماره (۳) د) نمونه شماره (۴). ۱۴۴
شکل (۷-۱۰): نمودارهای جابه جایی خط جوش : الف) شکل دهی مکانیکی ب) هیدروفرمینگ. ۱۴۵
شکل (۸-۱): نمایی ازسه نوع مختلف جوشکاری درTWB ها درتست کشش تک محوره. ۱۴۸
شکل (۸-۲): سطح مقطع نمونه های استاندارد نوعجوشکاری درتست کشش تک محوره. ۱۴۹
شکل (۸-۳): نمایی از شبکه بندی درنمونه های تست کشش تک محوره: الف) نوعب) نوعج) نوع. ۱۵۱
شکل (۸-۴): نتایج شبیه سازی شده ازمکان والگوی اولین زوال درتست کشش تک محوره درنمونه های با جوشکاری نوع. ۱۵۴
شکل (۸-۵): نتایج شبیه سازی شده ازمکان والگوی اولین زوال درتست کشش تک محوره درنمونه های با جوشکاری نوع. ۱۵۴
شکل (۸-۶): نتایج شبیه سازی شده ازمکان والگوی اولین زوال درتست کشش تک محوره درنمونه های با جوشکاری نوع. ۱۵۵
شکل (۸-۷): نمودارهای تغییر باراعمالی درحین تغییرشکل درتست کشش تک محوره. ۱۵۶
شکل (۸-۸): نمایی ازپیشرفت پدیده آسیب درچهارنمونه مختلف درتست کشش تک محوره: الف) نمونه شماره (۱) ب) نمونه شماره (۲) ج)نمونه شماره (۳) د) نمونه شماره (۴). ۱۵۷
شکل (۸-۹): نمایی ازپیشرفت پدیده آسیب درسه نوع مختلف جوشکاری درتست کشش تک محوره: الف) نوعب) نوعج) نوع. ۱۵۸
فهرست نشانه های اختصاری
DG = Dissimilar Guages
DM = Dissimilar Material
DP = Dual- Phase
FLC = Forming Limit Curve
FLD = Forming Limit Diagram
FLSD = Forming Limit Stress Diagram
FSW = Friction Stir Welding
HAZ = Heat Affected Zone
HDST = Hemispherical Dome Stretch Test
HSLA = High Strength Low Alloy
IF = Interstitial Free
IHBF = Integral hydro- bulge forming
LDH = Limiting Dome Height
LDR = Limiting Draw Ratio
M-K = Marciniak- Kuczynski
MSFLD =Müschenborn- Sonne Forming Limit Diagram
OSU = Ohio State University
SG = Similar Guages
SM = Similar Material
TMB = Tailor Made Blank
TWB = Tailor Welded Blank
VPF = Viscous Pressure Forming

 

برای دانلود متن کامل پایان نامه به سایت tinoz.ir مراجعه کنید.

 

۱- مقدمه

 

در سال های اخیر، تقاضا برای کاهش وزن وهمچنین استفاده از ورق های فلزی با مقاومت بالا نظیر آلیاژهای آلومینیوم، منیزیم وآهن ، بدلایل زیست محیطی واقتصادی،به طورمداوم درحال افزایش است. این تقاضا در صنایع خودروسازی وهوافضا به طور مشهودی دیده می شود. کارخانجات خودروسازی سعی درساخت خودروهایی با کاهش مصرف سوخت وآلودگی دارند که گاهی اوقات از طرف قانون لازم الاجرا است. درکنارصرفه جویی هایی که دراثر مصرف سوخت کمترحاصل می شود، فاکتور دیگری برای وسایل سبک تر درنظرگرفته می شود وآن کاهش صدمات به محیط زیست است. متعادل نمودن محیط زیست روز به روز درحال سخت تر شدن است واین به دلیل استفاده ازتکنولوژی های نو بدون درنظر گرفتن هزینه های زیست محیطی آن ها بوده است.
عکس مرتبط با محیط زیست
امکان داشتن یک توزیع متنوع چه درجنس مواد وچه درخواص هندسی در یک قطعه می تواند توزیع بهینه مواد را در آن قطعه فراهم آورده وباعث کاهش چشمگیروزن وهزینه شود. برای مثال، یک ورق باشرایط بارگذاری غیر یکنواخت می تواند ازدوقسمت که هرکدام ضخامت یاجنس متفاوت دارند ساخته شود به گونه ای که قسمت ضخیم تر(قوی تر) درناحیه با بارگذاری بیشتروقسمت نازک تر(ضعیف تر) درناحیه با بارگذاری کمتر جا داده شوند. [۱]TWBs به عنوان گونه ای از[۲]TMBs درحدود دو دهه است که در صنعت خودروسازی کاربرد دارد اما این تکنولوژی درصنعت هوافضا به ندرت استفاده شده است. لذا، صنعت هوافضا نیز می تواند به مانند صنعت خودروسازی ازمزایای این تکنولوژی استفاده کند. ازمواردکاربرد TWB درصنعت خودرو می توان به موارد زیر اشاره کرد: سرشاسی ها، پنل های اطراف بدنه، ضربه گیرجلووعقب، مسلح کننده های درون درب ها، ستون اول ودوم، ریل های زیر موتور، کف خودرو ، محفظه چرخ ها و… .از موارد کاربردTWB درصنعت هوایی میتوان به ساخت پوسته هواپیما، دریچه بازدید خلبان و… اشاره کرد.ایده اصلی مفهوم TWB از آنجا پیدا شد که ورق های[۳] مورد استفاده درتولید قطعات مختلف چه با کاربرد هوایی وچه زمینی، ممکن است دارای ضخامت ها، جنس ها وصافی سطح های مختلف باشند. بنابراین TWB یک راه اتصال این ورق های ناهمگون می باشد. یکTWB معمولی ازتعدادی ورق که ممکن است از نظرخواص مکانیکی، ضخامت وپوشش سطح مختلف باشند، تشکیل شده است وقبل ازشکل دهی به یکدیگرجوش داده می شوند. هنگامی که یکTWB ایجاد می شود، طراح قادراست که ورق های بااستحکام مختلف رادرجاهایی به کارببرد که خواص موردنیاز، مد نظرمی باشند. این روند درجوشکاری وشکل دهی قطعات ورقی ، به مااجازه انعطاف پذیری زیادی درطراحی محصول، استحکام سازه وبهبود رفتار ضربه ای آن محصول خواهد داد.علاوه برآن صرفه جویی قابل ملاحظه ای در وزن نهایی (بدلیل کاهش مسلح کننده هاوکاهش هم پوشانی هادرهنگام جوش نقطه ای مونتاژ)، قیمت تمام شده، ابزارآلات ودستگاه های موردنیاز، مونتاژ وانبارداری، هزینه های ساخت (بدلیل کاهش قالب های کشش، کاهش جوش های نقطه ای درپایین دست وکاهش دورریز ورق ها)خواهدشد و درعین حال استحکام نسبت به ضربه سازه بدلیل افزایش استحکام[۴] درهنگام جوش لیزر، سیمی و اصطکاکی حفظ خواهد شد ودرکنار آن دقت ابعادی ومقاومت به خوردگی بالاتر خواهد رفت. کاهش وزن دراثراستفاده از TWB درصنعت خودروسازی به طورمعمول بین ۱۱-۶% تخمین زده می شود. توزیع بهینه ی مواد درسازه های هوایی حتی مهم ترازخودروسازی نیز است چرا که نه تنها باعث کاهش وزن خود قطعات می شود، بلکه باعث استفاده ازبال های کوچک تر،موتورکوچک ترو… نیز خواهد شد که درنهایت باعث کاهش چشمگیروزن کلی خواهد شد. علاوه بر آن، تکنولوژی TWB باعث حذف نیاز به ماشین کاری قطعات آلومینیومی وکاهش دور ریز مواد وانرژی مورد نیاز برای ماشین کاری خواهد شد. آلیاژ پرقدرت آلومینیوم[۵] که درتولید سازه ها در صنعت هوافضا بسیار استفاده می شود، قابلیت جوش پذیری را نداشته وبه دمای بالای جوش بسیار حساس است. این دمای بالا بر روی رفتاردمایی رسوبات آلیاژآلومینیوم تاثیر گذاشته ومیکروساختارآن ها رابه هم می زند. نکته دیگر، سختی خود جوش دادن آلیاژهای نا همگون است که انعطاف پذیری TWB را محدود می کند.
بیشترورق های مورداستفاده درTWB، بدلیل اکستروژن[۶] یا نورد[۷] خاصیت غیرایزوتروپیک درصفحه ورق دارند به نحوی که استحکام صفحه ای در راستای نورد وعمود برآن متفاوت است. این غیرایزوتروپی بعدا در شکل دهی بسیارتاثیر گذار خواهد بود به نحوی که درشکل سطح تسلیم وتوزیع کرنش طی شکل دهی بسیار موثراست. به همین دلیل درنظر گرفتن غیرایزوتروپی فلزات پایه وخط جوش وناحیه تحت تاثیرحرارت[۸] و همچنین جهت نورد نسبت به خط جوش و بارگذاری بسیار مهم است. علاوه برآن درساختTWBها، ممکن است دوورق مورداستفاده چه ازنظرجنس وچه ازنظرضخامت متفاوت بوده واین امر، هم پروسه جوشکاری وهم پروسه شکل دهی را به دلیل ایجاد تمرکزتنش بسیارسخت ترمی کند.
اهمیت شکل دهی فلزات به کمک فشار سیال در سال های اخیر به طورقابل ملاحظه ای درحال افزایش است واین بخاطر مزایای فراوان این روش در مقایسه با دیگر روش های معمول است. این مزایا عبارتند از : شکل دهی وشکل پذیری بهتر، بهبود صافی سطح ،بهبود استحکام سازه ای، توانایی شکل دهی مدل ها وهندسه های پیچیده، توزیع یکنواخت ترکرنش،کاهش قطعات و وسایل برای انجام پروسه ودرنتیجه عملیات وخرج کمتر، عملیات ثانویه کمتر، دورریز کمتر، کاهش قیمت مخصوصا در اجسام غیر متقارن، کاهش برگشت فنری[۹]. اما این روش معایبی نیز دارد که عبارتند از: زمان سیکل طولانی برای هرقطعه، نیاز به دستگاه های گران قیمت ونبود دانش پایه ای زیاد برای طراحی پروسه وابزارآلات. لذا با توجه به مطالب گفته شده دربالا، استفاده از این روش درشکل دهی TWBها می تواند به عنوان یک پتانسیل درافزایش ارتفاع شکل دهی مورد ارزیابی قرارگیرد.

 

Leave a Reply

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *