تحليل تجربي و عددي اثر همسانگردي و ناهمسانگردي ورق فلزي بر فرآيند شكل‌دهي استوانه برنجي

Experimental and Numerical analysis of influence of isotropic and Anisotropic brass sheet metal properties on ironing process

هدف اصلي اين پژوهش آزمون تجربي و مدل‌سازي عددي فرآيند شكل‌دهي استوانه برنجي CuZn30 طي سه مرحله كشش عميق و اتوكاري ديواره و دو مرحله آنيل مي‌باشد. به منظور تعيين شكل و اندازه دانه‌ها، قبل و بعد از فرآيندهاي عمليات حرارتي، متالوگرافي بر روي سطح بدنه پوسته كشش و اتوكاري شده، انجام‌شده و طي آن تأثير كار­سختي بر تغيير استحكام تسليم ماده مشخص شده است.­ مدل‌سازي عددي مراحل مختلف شكل‌دهي با روش اجزا محدود، انجام‌شده‌اند. هدف از مدل­سازي عددي تعيين تأثير پارامتر هايي مثل ضريب اصطكاك، نماي كارسختي و ناهمسانگردي ورق اوليه بر نسبت كشش حدي، نيروي وارد بر سنبه و ابعاد نهايي قطعه، مي‌باشد. نتايج نشان مي‌دهند كه تغيير ضريب اصطكاك بر توزيع كرنش موثر تأثيرگذار است درحالي‌كه نماي كارسختي تأثير ناچيزي بر توزيع كرنش موثر دارد. تغيير نماي كارسختي، نيروي وارد بر سنبه كشش را تحت تأثير قرار مي‌دهد. برخي عيب­ هاي ايجادشده در نمونه ­هاي تجربي، طي تحليل ­هاي نرم ­افزاري بررسي و علت بروز عيب­ ها مشخص‌شده و در آزمون­ هاي تجربي مورد استفاده قرار گرفتند. هندسه به دست آمده از تحليل‌هاي نرم‌افزاري با آزمون‌هاي تجربي مقايسه و صحت‌سنجي شده‌اند.

Abstract The main objective of this study is experimental tests and numerical modeling of forming and annealing processes of CuZn30 brass cylinder. In order to determine the grain size and shape, before and after heat treatment processes, metallography is conducted on the surface of the cylinder and during that, the impact of work hardening to change of the material yield strength, specified. Numerical Modelling of forming stages, have been conducted with the finite element method. The purpose of numerical simulation is to determine the effects of parameters such as friction coefficient, work hardening and anisotropic properties of primary sheet metal on limiting drawing ratio, force exerted on the drawing punch and final geometry. The results show that the friction coefficient have influence on the effective strain distribution, while work hardening exponent have little effect. Force exerted on the drawing punch is affected by changing the work hardening exponent. Some defects are caused in experimental samples, was analyzed by finite element method and the causes of appearing defects identified and were used in experimental tests. On the end, geometries obtained using simulations have been compared and verified with experimental tests. The output results show good agreement with experimental tests.