تعيين پنجره شكل دهي ورق فولادي St12 در فرآيند شكل دهي تدريجي تك نقطه اي هرم ناقص به روش تجربي

Determination of Process Window of St12 Steel Sheet in Single Point Incremental Forming of a Truncated Pyramid by Experimental Method

شكل دهي تدريجي نوعي از روش هاي نمونه سازي سريع به شمار مي آيد و از انعطاف پذيري و صرفه اقتصادي بالايي در حجم توليد كم برخوردار است. با اين وجود، كمبود دانش فني، استفاده از اين روش را در صنعت دچار چالش نموده است. از جمله مواردي كه مي تواند كمك شاياني در بكارگيري عملي اين فرآيند بنمايد، پنجره فرآيندي مناسب مي باشد؛ پنجره اي كه به كمك آن بتوان حداكثر عمق پارگي ورق را با توجه به جنس، ضخامت و زاويه جداره شكل دهي، تعيين كرد. در اين پژوهش، ابتدا شكل پذيري ورق فولادي كم كربن از جنس St12 با ضخامت هاي1.25 و 1.50 ميليمتر در فرآيند شكل دهي تدريجي تك نقطه اي يك هرم ناقص با زواياي جداره ثابت مختلف به روش تجربي مورد بررسي قرار گرفته است. سپس، شكل پذيري هرم ناقص با زاويه جداره متغير، تحت دو هندسه جداره متفاوت مطالعه شده است. بر اساس نتايج تجربي، پنجره هاي فرآيندي بر حسب بيشترين عمق قابل شكل دهي و زاويه جداره ارائه مي شود و تحت شرايط متفاوت با يكديگر مقايسه مي گردند. نتايج حاصل از اين تحقيق نشان داده است كه زاويه جداره بحراني براي ورق St12 در شكل دهي هرم با زاويه جداره ثابت، متفاوت از هرم با زاويه جداره متغير مي باشد و به ابعاد قاعده هرم و ضخامت هاي مورد بررسي بستگي ندارد. زاويه جداره بحراني براي هرم با زاويه ثابت و متغير به ترتيب برابر با و بدست آمد. به علاوه، براي هرم با زاويه جداره ثابت، توزيع ضخامت تقريبا ثابت، در حالي كه براي هرم با زاويه جداره متغير، توزيع ضخامت در طول مسير تغيير مي نمايد.

Incremental forming is considered as one of the rapid prototyping methods and has a high degree of flexibility and cost-effectiveness at low production volume. Meanwhile, the lack of technical knowledge has challenged the use of this method in the industry. One of the things that can help the actual usage of this process is the suitable process window; a window used to determine maximum tearing depth of the sheet with respect to the material, thickness and wall angle. In this study, firstly, the formability of low-carbon steel sheet, St12, with the thicknesses of 1.25 and 1.50 mm in single point incremental forming of a truncated pyramid with different constant wall angles has been investigated experimentally. Then, it is compared with the formability of the truncated pyramid with variable wall angles under two different wall geometries. Based on the experimental results, the process windows are presented in terms of the maximum depth and wall angle and compared to each other under different circumstances. The results showed that the critical wall angle for St12 sheet in incremental forming of a truncated pyramid with a fixed wall angle differs from the pyramid with variable wall angle, but doesn’t depend on the size of the pyramid base. The critical wall angle for the fixed and variable wall angle pyramids was obtained 67⁰ and 75⁰, respectively. For a pyramid with a fixed wall angle, the thickness distribution of the wall is almost constant, while for a pyramid with a variable wall, it varies along the path.