بررسي چروكيدگي با استفاده از يك الگوريتم هندسي در فرآيند كشش عميق هيدروديناميكي با فشار شعاعي و جريان رو به‌ داخل سيال

Investigation of Wrinkling in Hydrodynamic Deep Drawing assisted by Radial Pressure with Inward Flowing Liquid Based on a Geometric Method

پيش‌بيني چروكيدگي و جلوگيري از آن، در طراحي ابزار و تعيين پارامترهاي مؤثر در فرآيندهاي شكل‌دهي ورق هاي فلزي بسيار مهم مي‌باشد. در شكل‌دهي فنجان‌هاي فلزي، چروك ممكن است در دو ناحيه فلنج و يا ديواره رخ دهد.كنترل چروك در ناحيه فلنج با كنترل فشار ورقگير چندان دشوار نيست، اما در ناحيه ديواره به دليل آزاد بودن ورق، امري دشوار محسوب مي‌شود. در اين مقاله، با استفاده از يك روش هندسي مبتني بر شبيه‌سازي عددي، به بررسي چروكيدگي در ديواره قطعات متقارن مخروطي در فرآيند توسعه يافته كشش عميق هيدروديناميكي با فشار شعاعي و جريان سيال رو ‌‌به‌‌داخل پرداخته ‌شده است. در فرآيند به‌كار گرفته شده، از دو فشار مستقل براي شكل‌دهي ورق استفاده مي‌شود. با توجه به ماهيت فرآيند، اثرات هم فشار شعاعي و هم فشار محفظه بر پديده چروكيدگي مورد مطالعه قرار گرفته است. به‌علاوه، اثر جنس، ضخامت اوليه ورق و سرعت سنبه بر روي چروكيدگي در ديواره قطعه بررسي شده است. به‌منظور صحت سنجي نتايج، آزمايش‌ تجربي بر روي ورق‌هاي فولادي و مسي انجام ‌شده است كه قابل اعتماد بودن اين روش را در بررسي چروكيدگي نشان مي‌دهد. يافته‌ها نشان داد كه افزايش فشار شعاعي يا كاهش فشار محفظه منجر به افزايش چروكيدگي مي‌گردد. هم‌چنين افزايش ضخامت، كاهش مؤثر چروكيدگي را به دنبال دارد. علاوه ‌بر ‌اين، نشان داده شد كه شبيه‌سازي چروكيدگي، وابستگي شديدي به پارامترهاي ورودي در مدل‌سازي هم‌چون سرعت سنبه و اندازه مناسب المان دارد.

Prediction and prevention of wrinkling are very important in tool design and determining the effective parameters in sheet metal forming processes. In forming metallic cups, wrinkling generally occurs in the two regions of flange and wall. The control of wrinkling in flange area is made less difficult by controlling the fluid pressure applied on the lower surface of the sheet, but in the wall region it is difficult because the sheet is not supported. In this paper, using a geometric method based on numerical simulation, the wrinkling in the wall of the symmetric conical parts in the developed hydrodynamic deep drawing with radial pressure and inward flowing liquid is investigated. In the process, two independent pressure supplies have been used for forming the sheets. Due to the nature of the process, the effects of radial and cavity pressures on wrinkling have been investigated. In addition, the effects of material, initial blank thickness and punch velocity on wrinkling in wall area were investigated. To verify the results of the simulation, several experimental tests have been done on the St13 and copper sheets. Good agreement between the simulation and experimental results shows the reliability of this method in the wrinkling study. It was also demonstrated that increasing the maximum radial pressure or decreasing cavity pressure leads to increasing wrinkling. Additionally, wrinkling was decreased with increasing blank thickness. Moreover, it was shown that wrinkling simulation is very dependent on input parameters such as punch velocity and appropriate element size.