دراسة تجريبية وعددية لصفائح الفولاذ منخفض الكاربون باستخدام عملية التشكيل الهيدروليكي بالقالب

الباحث

عادل شبيب جابر

المشرف

عدنان ابراهيم محمد - كرم م. يونس

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية / القسم

قسم هندسة الانتاج والمعادن / هندسة الانتاج والمعادن

الشهادة

دكتوراه

السنة

2024

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Die hydroforming;Low carbon steel;Finite element analysis;Sheet forming

يجب أن تتمتع المنتجات مصنعة من صفائح المعدنية في مختلف الصناعات بسمات هندسية وخصائص محددة لتلبية متطلبات السوق. بالإضافة الى ld يتطلب تصنيع مثل هذه المنتجات أساليب وتقنيات خاصة. عملية التشكيل الهيدروليكي احدى هذه الطرق التي يتم فيها تحويل الصفائح إلى الشكل المطلوب باستخدام ضغط مائع مرتفع. حيث يعمل المائع كوسيط لنقل الطاقة، ويحل محل الخرامة لنقل الحمل وتحقيق التشكيل النهائي. تجمع هذه العملية بين مزايا كلا من تقنية السحب العميق التقليدية والتشكيل بمساعدة المائع. ومع ذلك، فإنها dal oi بعض الصعوبات والقيود بسبب آلية التشكيل المعقدة الخاصة بها. لذلك، تم Jas الجهود لدراسة عملية التشكيل الهيدروليكي للصفائح باستخدام القالب من اجل التغلب على بعض قيودهاء بهدف تحسين قابلية التشكيل لصفائح من سبائك الفولاذ (1006) AIST في السحب العميق للأجزاء ذات الشكل المربع. لتسهيل هذا البحث، تم تصنيع منظومة تجريبية مخصصة للتشكيل الهيدروليكي باستخدام القالب وتم التحقق من امكانية هذا المنظومة على تشكيل اوعية مربعة بأبعاد محددة. توفر هذا منظومة وتتحكم في ضغوط العملية المختلفة، بما في ذلك ضغوط اللازمة للتشكيل والمسك والإغلاق والضغوط نص قطرية بشكل مستقل. تم تحديد أطار العملية الذي يضم تشكيلة مناسبة من قيم ضغط مائع التشكيل الاقصى وقوة المسك القصوى تجريبيا. ومع SIS تمت دراسة تأثير متغيرات (العملية، الهندسية؛ قطعة العمل) على مؤشرات قابلية التشكيل (أدنى نصف قطر للزاوية السفلية، أقصى عمقء توزيع السمك والانفعالات، وضغط المائع) بشكل شامل لزيادة استقرار العملية وتحسين جودة المنتج. سحب عميق لأوعية مربعة تم تنفيذه باستخدام تقنيات قوة مسك الصفيحة الثابتة والمتغيرة. علاوة على ell تم إجراء دراسة مقارنة بين التشكيل الهيدروليكي للصفائح بالقالب وعمليات السحب العميق التقليدية قدم الباحثون تقنية مبتكرة تسمى التشكيل الهيدروليكي للصفائح باستخدام قالب مدعوم بالضغط النصف قطري (SHFDRP) لتحسين قابلية السحب، والتي تتضمن تطبيق ضغط قطري حول حافة الصفيحة بالإضافة إلى ضغط مائع التشكيل المسلط في المركز. للتحقق من صحة هذه التقنية Aa pial! تم إجراء مقارنات تجريبية مع التشكيل الهيدروليكي لصفائح باستخدام القالب التقليدي. تم اعتماد حزمة العناصر المحدودة المتوفرة تجاريًا (ANSYS 2022 R1) لإجراء النمذجة العددية لعمليات التشكيل وتعزيز وتوسيع نطاق البحث.

Sheet metal products from various industries must possess specific geometrical features and properties to meet the market requirements. In addition, manufacturing such products requires special methods and techniques. The hydroforming process is one of these methods which transforming sheet into the required shape using a high fluid pressure. The fluid acts as the energy-transmitting medium, replacing punch to transfer the load and realize the final forming. It combines the advantages of both the conventional deep drawing technique and forming by the assisting fluid. Nevertheless, it has some difficulties and limitations due to its complex forming mechanism. Therefore, efforts were made to study the sheet hydroforming with die process in order to overcome some of its limitations, aiming to improve the formability of (1006) AISI steel alloy sheets in deep drawing of square shaped parts. To facilitate this investigation, an experimental setup was specifically manufactured for hydroforming with die process and this setup’s capability was verified to form square cups with specific dimensions. This setup provides and controls the various process pressures, including forming, holding, closing, and radial pressures independently. A process window with suitable combinations of the peak fluid pressure and the peak holding force was determined experimentally. However, the effect of (process, geometrical, and workpiece) parameters on the formability indicators (minimum bottom corner radius, maximum depth, thickness, strain distribution, and fluid pressure ( were thoroughly studied to increase the process stability and improve the product quality. Square cups were deep drawn using both constant and variable blank holder force techniques. Furthermore, a comparative study between the sheet hydroforming with die and conventional deep drawing processes was conducted experimentally. Researchers introduced an innovative technique called sheet hydroforming with die assisted by the radial pressure (SHFDRP) to improve drawability, which involves applying a radial pressure around the blank rim in addition to the forming fluid pressure at the center. To validate this proposed technique, experimental comparisons were made with the conventional die sheet hydroforming. A commercially available finite element package (ANSYS 2022 R1) was adopted to conduct the numerical modeling of the forming processes, enhance, and expand the research scope. The results demonstrate that the determined process window allows for the successful cups formation without encountering wrinkling or fracture. Increasing peak pressures for forming and holding within this window reduces the achievable corner radius, while increasing maximum thinning at the bottom corners. Reducing friction between the sheet and the die increases the capability to achieve the desired form by minimizing part thinning in critical regions. Improving the part forming is also achieved using the variable blank holder force, where maximum thinning was reduced to 16% compared to 23% in the constant blank holder force. Moreover, the results establish the reliability and feasibility of the proposed technique (SHFDRP), showing that the incorporation of the radial pressure significantly improves the thickness distribution and the geometrical accuracy of the formed cup. In particular, the minimum corner radius was reduced to 9 mm with thinning less than 15% when using a radial pressure equals to 8MPa. The hydroforming proves the capability to improve the formability of low carbon steel sheets by improving the metal flow into the die cavity leading to reduce thinning at critical regions compared to the conventional deep drawing processes. Finally, the results of the current work contribute to data in tool design, parameters selection and control, as well as forming process stabilization in hydroforming for sheet.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب