بررسي تجربي و عددي فرآيند جديد اطوكشي محدود شده با قابليت حصول كاهش ضخامت بسيار بالا

Experimental and numerical investigation of a new constrained ironing process with capability of extra high thickness reduction

اطوكشي يكي از فرآيندهاي متداول شكل دهي فلزات مي‌باشد كه براي توليد قوطي‌هاي ديواره نازك و قطعات با ضخامت يكنواخت متعاقب فرآيند كشش عميق به كار مي رود. در فرآيندهاي اطوكشي متداول نقاط ضعفي از جمله پايين بودن نسبت‌كاهش ‌ضخامت (TRR) وجود دارد كه براي افزايش TRR نياز به آنيل بين پاسي و افزايش تعداد مراحل اطوكشي مي باشد. اخيرا، توسط نويسندگان اين مقاله روش جديد اطوكشي محدود شده به‌منظور دستيابي به نسبت‌ كاهش ‌ضخامت بسيار بالا ارايه‌ شده است كه مشكلات روش سنتي را حل نموده است. اين روش براساس تنش فشاري مي‌تواند به نسبت‌ كاهش‌ ضخامت بالاتر دست يابد بدون اين كه نيازي به فرآيندهاي اضافي مانند اطوكشي چند مرحله‌اي و آنيل بين مراحل مختلف باشد. در آغاز فرآيند اطوكشي محدود شده، سنبه تحت نيروي پرس قرار مي‌گيرد و مواد براي كاهش ضخامت از سطح بيروني ديواره فنجان تحت ‌فشار قرار مي‌گيرند. در اين مقاله شبيه‌سازي فرآيند با نرم‌افزار آباكوس صورت گرفته و پارامترهاي موثر بررسي شده است. نتايج شبيه‌سازي نشان داد كه با افزايش ضريب اصطكاك نيروي فرآيند افزايش مي يابد. همچنين شبيه سازي ها نشان دادند كه حالت تنش در ناحيه شكل‌دهي در فرآيند اطوكشي محدود شده به صورت كامل فشاري است، درحالي ‌كه حالت تنش در فرآيند اطوكشي سنتي كششي است. بنابراين مولفه هاي فشاري تنش مشكلات شكل دهي را كاهش مي دهد و كاهش ضخامت‌هاي بسيار بالا در روش اطوكشي جديد قابل ‌دستيابي است. نتايج آزمايشگاهي نشان داد كه استحكام كششي و سختي پس از اطوكشي فنجان كشش عميق شده افزايش يافته است.

Ironing is a conventional metal forming process for producing thin walled cans with uniform thickness components manufactured from deep drawn cups. The most important drawback of the conventional ironing is that the lower thickness reduction ratio (TRR) requires annealing process and multi stage ironing. Recently، a new ironing process named constrained ironing was presented by the current authors to achieve an extra TRR to solve the conventional ironing problems. This process، which is based on the compressive stresses، makes it possible to achieve high TRR without interruption for additional processing such as multi-stage ironing and annealing. In this paper FEM simulation was performed to investigate the effective parameters. The simulation results showed the process load increases with increasing the friction coefficient. Also، the state of the stresses is fully compressive in constrained ironing process while it is tensile in the conventional ironing method. Thus، compressive stress components minimize formability problems، and higher thickness reduction ratio is achievable in the new ironing method. Moreover، experimental results showed that the tensile strength and hardness increased after constrained ironed of the deep drawn cup.