مطالعه ي تجربي حد شكلپذيري آلياژ تيتانيوم در فرآيند شكلدهي نموي گرم ورق

Experimental Formability Investigation of Titanium Alloy in Hot Incremental Sheet Forming Process

شكل دهي نموي ورق هاي فلزي يك روش جديد براي توليد قطعات با تعداد پايين است، در اين فرآيند به كمك يك ابزار ساده ي دوار و با حركت تدريجي آن، ورق به شكل مورد نظر تبديل مي شود. به دليل عدم نياز به قالب خاص و تجهيزات ارزان قيمت؛ مي توان به كمك اين فرآيند قطعات با اندازه هاي مختلف را با هزينه ي كمتري نسبت به روش هاي متداول مانند كشش عميق توليد كرد. ويژگي شكل پذيري پايين Ti-6Al-4V در دماي اتاق، باعث مي شود شكل دهي اين ورق در دما هاي بالا ضرورت يابد. اثر هم زمان ايجاد حرارت و تغيير شكل را مي-توان در فرآيند شكل دهي نموي گرم الكتريكي ورق يافت. در اين روش به دليل عبور جريان الكتريسيته، حرارت موضعي در محل تماس ورق و ابزار توليد مي‌شود و با حركت تدريجي ابزار بر روي ورق، هندسه ي مورد نظر شكل مي گيرد. در پژوهش حاضر، ورق 4V-6Al-Ti به روش شكل دهي نموي گرم الكتريكي بصورت تجربي شكل داده شده و اثر پارامتر هايي نظير ضخامت اوليه ي ورق، سرعت پيشروي و چرخشي ابزار، گام عمودي حركت ابزار و مقدار جريان عبوري از مدار بر شكل پذيري و حد اكثر زاويه ي شكل دهي مخروط با زاويه ي ديواره ي متغير بررسي شده است. دماي شكل دهي و مقدار جريان ورودي به مدار، تاثير بسيار زيادي بر شكل پذيري ورق داشته و با افزايش ضخامت ورق، مقدار جريان لازم براي شكل‌دهي افزايش مي يابد. عبور جريان بيش از حد از مدار باعث سوختن ورق و كاهش شكل پذيري مي شود. همچنين نشان داده مي شود با كاهش سرعت پيشروي و چرخشي، كاهش گام عمودي و افزايش ضخامت ورق، حداكثر زاويه ي شكل دهي افزايش مي يابد.

Incremental forming of sheet metals is a new method to produce parts in small batches. In this process, by using a simple rotating tool moving gradually, the sheet will be formed to the desired shape. Since no die is used, relatively cheap equipment, parts with different sizes can be produced with lower cost in comparison with conventional methods like deep drawing. Due to low formability of Ti-6Al-4V at room temperature, forming of these sheets should be performed at high temperatures. Simultaneous effect of heat generation and deformation can be realized in Electric Hot Incremental Forming of sheets. In this method, because of passing electric current, local heat is produced at tool and sheet interface and by incremental movement of tool on the sheet, the desired geometry is formed. In this research Ti-6Al-4V sheet is experimentally formed by Electric Hot Incremental Forming method and effect of influencing parameters, namely initial sheet thickness, feed rate, spindle speed, tool vertical step size and amount of current passing circuit on formability and maximum forming angle of a frustum with varying wall angle is investigated. Amount of current entering the circuit has a significant effect on sheet formability and with increasing sheet thickness, amount of current required for deformation increases. Passing very high current through the circuit causes sheet burning and reduction of formability. It will be shown that a decrease in feed rate, step size and spindle speed and an increase in sheet thickness can increase maximum forming angle.