دراسة تجريبية وعددية لتأثير متغيرات مختلفة على قابلية التشكيل والخشونة في التشكيل التزايدي لسبيكة الالمنيوم 2024

الباحث

هالة علي حبيب

المشرف

محسن جبر جويج - علي عبار خليف

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية / القسم

قسم هندسة الانتاج والمعادن / هندسة الانتاج والمعادن

الشهادة

دكتوراه

السنة

2023

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Incremental sheet forming;Al 2024;Formability;Surface roughness

تعتبر عملية التشكيل التزايدي للصفائح المعدنية عملية مرنة وتستخدم لانتاج اشكال ثلاثية الابعاد بدون الحاجة لاستخدام عدة محددة كما هو الحال في عمليات التشكيل التقليدية. يتم تنفيذ العملية عن طريق تحريك العدة على طول مسار محدد مسبقاً ويتم تحريك العدة باستخدام الروبوتات أو مكائن التفريز المبرمجة. تُستخدم هذه العملية في إنتاج العديد من الأجزاء للمنتجات المستخدمة في العديد من المجالات، مثل الطيران والسيارات والتطبيقات الصناعية الأخرى. واحدة من اهم التحديات في عمليات التشكيل التزايدي للصفائح المعدنية هي تحديد قابلية تشكيل المعدن والتنبؤ بالفشل الذي سيحدث. يستعرض هذا العمل استخدام عملية التشكيل التزايدي النقطي لإنتاج هرم مقطوع ودراسة تأثير بعض متغيرات العملية على قابلية التشكيل والتنبؤ بالفشل. هندسية العدة المستخدمة كانت ذو نهاية شبه كروية بقطر )8 (ale وكان مادة الصفيحة المستخدمة هي سبيكة المنيوم )2024 (AL تم استخدام التصميم الكامل (L27) لتصميم التجارب العملية عن طريق برنامج Minitab . تم تصميم هندسية الهرم المقطوعة باستخدام برنامج SolidWorks ثم تصديره إلى برنامج UGS-NX9 لتوليد مسار العدة (G-code) . وتتم حركة العدة عن طريق مكائن التفريز المبرمجة. تم اختيار ثلاث متغيرات بثلاثة مستويات لكل متغير. المتغير الأول هو زاوية الجدار تكون (40 درجة؛ 50 درجة؛ 60 درجة)، والمتغير الثاني هو سمك الصفيحة المعدنية ويكون (1، 5 و 2 ‘(ale والمتغير الثالث هو عمق الخطوة ويكون )60.2 60.4 0.6 (ale اما المخرجات فهي خشونة السطح المحدودة (A BAQUS) لمحاكاة عملية التشكيل التزايدي النقطي لغرض التنبؤ بالاجهادات والانفعالات المتولدة . يحتاج برنامج ABAQUS مسار العدة مع الزمن وللحصول عليه تم استخدام برنامج MATLAB لبناء برنامج لتوليد مسار العدة. تم استخدام تحليل التباين (ANOVA) لتحليل النتائج والتنبؤ بتأثير متغيرات عملية التشكيل التزايدي النقطي على المخرجات. تم الحصول على قيمة خشونة السطح المثلى (Ra) عند زاوية جدار )°60( وسمك صفيحة (2 (ale وعمق خطوة (0.2 ملم)، وتم الحصول على نسبة تخصر الجدار المثلى عند جدار زاوية )°40( وسمك صفيحة )2 ملم) وعمق خطوة (0.6 (ale . وتم الحصول على القيمة المثلى للانفعال الرئيسي (,ع) عندما كانت زاوية الجدار )°40(، وسمك الصفيحة )2 (ale وعمق الخطوة (0.2 ملم). _ ee es: | تشير النتائج إلى أن الزيادة في زاوية الجدار الى 60 درجة أدت إلى انخفاض في خشونة السطح (Ra) الى 0.55 مايكرومتر وزيادة في الانفعال الرئيسي (7ع) الى 0.818 ونسبة تخصر الجدار (p) الى 42.5 % . بينما الزيادة في سمك الصفيحة الى 2 ملم يودي الى انخفاض في قيمة الخشونة السطحية (Ra) الى 0.55 مايكرومتر والانفعال الرئيسي (,ع) الى 0.210 . علاوة على calls فأن الزيادة في عمق الخطوة للعدة الى 0.6 ملم ادى الى زيادة الخشونة السطحية (Ra) الى 0.75 مايكرومتر وتقليل نسبة تخصر الجدار(م) الى 9019.38.

The incremental sheet metal forming process is a flexible manufacturing process for producing three-dimensional products without using a specialized tool as used in traditional forming processes. The process is carried out by moving the tool along a specific path using robots or computer numerical control (CNC) milling machines. This process is used in the production of many parts for products used in many fields, such as aerospace, automobile, and other industrial applications. One of the most important challenges in incremental sheet metal forming processes is to specify the formability of the metal and the failure prediction that will occur. This work presents the use of the single-point incremental forming process to produce the truncated pyramid and study the effect of some process parameters on formability and failure prediction. The tool geometry was a hemispherical end tool with a diameter of (8 mm) and the sheet material was aluminum alloy (Al 2024). A full factorial design (L27) was used to design the experimental work using the Minitab program. The truncated pyramid geometry was designed using SolidWorks and then exported to the UGS-NX9 package to generate the G-codes (tool path). The movement of the tool was done on the CNC milling machine. Three parameters were selected with three levels for each one. The first parameter was the wall angle (40°, 50°, and 60°), the second parameter was the sheet thickness with (1, 1.5, and 2 mm), and the third parameter was the step depth with (0.2, 0.4, and 0.6 mm). The outputs were the surface roughness (Ra), the wall thinning ratio (φ), strains, and forming stresses. A finite element analysis (ABAQUS) program was used to simulate the single-point incremental forming process and predict the stresses and strains generated. The ABAQUS program required the path with time to the tool movement, and a MATLAB program was used to build a program to generate the path of the tool. The analysis of variance (ANOVA) was used to analyze the extracted results and predict the effect of single-point incremental forming process parameters on the outputs. The best average roughness (Ra) value was achieved with a wall angle of (60°), a sheet thickness of (2 mm), and a step depth of (0.2 mm), and the best wall thinning ratio was obtained with a wall angle of (40°), a sheet thickness of (2 mm), and a step depth of (0.6 mm). The best value of the major strain (ε1) was obtained when the wall angle was (40°), the sheet thickness was (2 mm), and the step depth was (0.2 mm). The results indicate that the increase in the wall angle to 60° led to a decrease in the average roughness (Ra) to 0.55 μm, increasing the major strain (ε1) to 0.818 and the wall thinning ratio (φ) to 42.5 %. The increase in the sheet thickness to 2 mm led to a decrease in the average roughness (Ra) to 0.55 μm and the major strain (ε1) to 0.210. Moreover, the increase in the step depth of the tool to 0.6 mm led to increasing the average roughness (Ra) to 0.75 μm and decreasing the wall thinning ratio (φ) to 19.38 %.

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