بررسي تجربي و عددي اثر منحني‌هاي مختلف فشار بر تغييرات ضخامت در فرآيند هيدروفرمينگ ورق‌هاي فلزي

Experimental and numerical investigation into the effect of different pressure curves on the thickness variations in hydroforming process of metal plates

در اين مقاله نتايج تجربي اثر تغيير منحني فشار بر تغيير ضخامت ورق، توزيع كرنش‌هاي شعاعي و محيطي و همچنين منحني تنش و كرنش مؤثر ارائه شده است. مجموعه‌اي از آزمايش‌ها با استفاده از سامانه هيدروفرمينگ با اعمال منحني‌هاي مختلف فشار (ممتد، اره‌اي، نردباني و نوساني سينوسي) انجام پذيرفته است و در هر گروه از آزمايش‌ها اثر تغيير منحني فشار بر توزيع ضخامت به‌ صورت كمي تعيين شده است. سپس با استفاده از نرم‌افزار آباكوس، نتايج عددي اثر تغيير منحني فشار در فرآيند هيدروفرمينگ نيز مدلسازي و ارائه شده است. هماهنگي مطلوبي بين نتايج تجربي و نتايج عددي مشاهده ميشود. نتايج بدست آمده نشان ميدهند كه با استفاده از منحني فشار نردباني مي‌توان توزيع ضخامت يكنواخت‌تري را نتيجه گرفت. رفتار مكانيكي ورق در حين تغيير شكل پلاستيك تحت منحني فشار نردباني از الگوي مناسب‌تري برخوردار است و با استفاده از اين نوع فشار مي‌توان تأثيرات اصطكاك بين سطح قالب و ورق را به نحو مطلوب‌تري كنترل نمود. همچنين ثابت بودن مدت زمان پالس‌هاي اعمال فشار در منحني‌هاي نردباني و نوساني، حداكثر فشار لازم براي تغيير شكل ورق را كاهش مي‌دهد.

In the present work, experimental and numerical results of the effects of different pressure curves on the thickness variation of sheet metal and distribution of radius and hoop strain for effective stress-strain curve have been presented. A series of experiments are carried out using a hydroforming apparatus by exerting different pressure curves including pendulous, steeped, saw and continuous. In each series, the effect of changes in pressure curve on thickness distribution was quantitatively measured. Different pressure curves such as continuous, stepped, and pendulous was produced in experiments. The ABACUS software was implemented to simulate the effect of changes in pressure curve. A good agreement between the experimental and numerical results was observed. The results show that stepped pressure produces more uniform distribution in sheet metal thickness. Mechanical behavior of sheet metal during plastic deformation phase under stepped pressure, produced satisfactory results, and using this type of pressure could control the effects of friction between the die surface and sheet metal specimen much better. Also, constant time duration of pressure pulses in stepped and pendulous curves leads to decreasing of maximum pressure needed for deformation of sheets.