بررسي تجربي و شبيه سازي شكل پذيري ورق آلومينيومي در فرآيند هيدروفرمينگ گرم

On the experimental and numerical study of formability of Aluminum sheet in warm hydroforming process

آلياژهاي آلومينيوم داراي نسبت استحكام به وزن بالا و خواص ضدخوردگي مناسبي هستند. قابليت شكل پذيري پايين در دماي اتاق، عيب عمده آن ها است. براي رفع اين محدوديت، از عمليات شكل دهي گرم استفاده مي شود. يكي از فرآيندهاي شكل‌دهي، روش كشش عميق هيدروديناميكي با فشار شعاعي مي باشد كه در حالت گرم تحقيقي بر روي آن گزارش نشده است. در پژوهش حاضر، پس از بررسي امكان شكل دهي آلياژ آلومينيوم 5052 در فرآيند كشش عميق هيدروديناميكي گرم، به مطالعه اثر فشار سيال، دما و سرعت فرآيند بر روي توزيع ضخامت و نيروي سنبه براي شكل دهي قطعه استوانه‌اي با كف تخت پرداخته شد. به منظور انجام تحليل جامع، شبيه سازي فرآيند با استفاده از نرم افزار آباكوس انجام گرفت. نشان داده شد كه نتايج به دست آمده تطابق قابل قبولي با نتايج تجربي داشته است. مشخص شد كه افزايش فشار تا يك مقدار معين، باعث بهبود ضخامت مي‌شود و نيروي سنبه افزايش مي‌يابد. نيروي مورد نياز سنبه با افزايش دما كاهش يافت ولي با تغييرات سرعت سنبه ثابت ماند. همچنين افزايش سرعت شكل دهي و كاهش دماي فرآيند نازك شدگي بيشينه را افزايش مي دهد. به علاوه، شكل دهي ورق در دماي محيط، شرايط گرم غيرهم دما و هم دما مورد بررسي قرار گرفت. نشان داده شد كه كاهش ضخامت بيشينه در حالت-هاي گرم غير هم دما و دماي محيط، كمتر از گرم هم دما بوده ولي نيروي بيشينه سنبه در حالت گرم هم دما كمتر مي باشد.

Aluminum alloys have high strength to weight ratio and suitable corrosion resistance. Poor formability at room temperature is the main drawback of using these alloys. In order to overcome this limitation, the work material is formed at higher temperature. One of the forming processes is hydrodynamic deep drawing assisted by radial pressure on which no relevant research has been reported in warm condition. In the present paper, after examining the formability of 5052 aluminum alloy in warm hydrodynamic deep drawing, the effect of media pressure, temperature and forming speed on thickness distribution and punch force in forming of flat-bottom cylindrical cups was investigated. In order to perform a complete investigation, the simulation of the process was established using ABAQUS software. It was shown that the results were in accordance with the experimental findings. It was also demonstrated that increasing the maximum oil pressure to a specified level could improve the thickness distribution and lead to increasing the punch force. The required punch force was decreased with increase in temperature but remained unchanged by punch speed variation. Additionally, the maximum thickness reduction was decreased with increasing and decreasing of temperature and punch speed, respectively. Moreover, the forming of the sheet at room temperature, isothermal and non-isothermal warm forming processes was compared. It was concluded that the maximum thickness reduction in the formed part was less in the cases of cold forming and non-isothermal warm forming than the isothermal warm forming. But the required forming force is decreased in isothermal warm forming when compared with the other two conditions.