بررسي تجربي و عددي پارامترهاي مؤثر در شكل پذيري ورق هاي فلزي دولايه آلومينيوم- فولاد

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

اخيراً استفاده از ورق هاي چندلايه فلزي در صنايع مختلف مانند هوا فضا و خودروسازي، به علت بهبود شكل پذيري ورق هاي سبك وزن با شكل پذيري كم و ايجاد خواص تركيبي مانند مقاومت به خوردگي، گسترش يافته است. شكل دادن اين ورق ها با محدوديت­ هايي مثل چروكيدگي و جدا شدن لايه ها در حين فرآيند همراه است. يكي از روش هاي شكل دهي اين نوع ورق ها به منظور برطرف كردن محدوديت هاي فوق، فرآيند هيدروفرمينگ مي باشد كه سبب بهبود شكل پذيري مي شود. در اين مقاله فرآيندهاي كشش عميق هيدروديناميكي با فشار شعاعي و كشش عميق هيدرومكانيكي ورق هاي فلزي دولايه آلومينيوم- فولاد به صورت تجربي بررسي شد. براي بررسي بيشتر نتايج تجربي، شبيه سازي اجزاي محدود با نرم افزار آباكوس نيز انجام شد. نشان داده شد كه شكل پذيري ورق آلومينيومي مي تواند با دولايه كردن آن با ورق فولادي، بهبود يابد. همچنين نتايج نشان داد كه در فرآيند كشش عميق هيدروديناميكي با فشار شعاعي با كاهش فاصله بين ورق گير و قالب، چروكيدگي كاهش و نازك شدگي افزايش مي يابد. هنگامي كه مقدار فاصله صفر شود، فرآيند به كشش عميق هيدرو مكانيكي بدون فشار شعاعي تبديل خواهد شد، چروكيدگي تا حد زيادي كاهش مي يابد و نسبت كشش نيز كمتر مي ­شود. به علاوه، مشخص شد كه نحوه قرارگيري لايه ها نسبت به سنبه و يا نسبت به هم، تأثير زيادي در شكل پذيري ورق دولايه دارد.

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.