جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "forming force" در نشریات گروه "فنی و مهندسی"
-
روش های تغییر شکل پلاستیک شدید روش هایی هستند که می توان به کمک آن، موادی با نسبت استحکام به وزن بالا تولید نمود. فرآیند پرس کاری شیاری، یک روش تغییر شکل پلاستیک شدید است که به منظور تولید ورق های فلزی با ساختار بسیار ریزدانه بکار گرفته می شود. در این تحقیق به صورت عددی و با استفاده از روش اجزاء محدود فرآیند پرسکاری شیاری محدود تا یک پاس کامل بر روی نمونه ی مسی خالص مورد مطالعه قرار می گیرد. لذا بوسیله ی نرم افزار ABAQUS 6-14 مدل سازی عددی انجام شد که با استفاده از این روش نتایج خروجی هرمرحله به عنوان ورودی مرحله بعد منتقل می شود. نتایج عددی نشان داد که با اعمال هر مرحله از فرآیند (Constrained Groove Pressing) میزان کرنش پلاستیک بیشتر می شود و همچنین در راستای طول نمونه میزان کرنش موثر پلاستیک به صورت نوسانی تغییر می کند. با بررسی تغییرات نیروی شکل دهی حین فرآیند مشاهده شد روند تغییرات نیرو در مراحل فرد شامل سه بخش است و در بخش سوم شیب تغییرات نیرو به شدت افزایش می یابد که دلیل آن افزایش سطوح تماس و اثر اصطکاک به منظور پر شدن گوشه های قالب است. با بررسی اثر ضریب اصطکاک بر روی نیروی شکل دهی مشاهده گردید با افزایش ضریب اصطکاک مقدار ماکزیمم نیروی شکل دهی بیشتر می شود.کلید واژگان: مدل سازی, ورق مسی, کارسختی, نیروی شکل دهیExtreme plastic deformation methods are methods that can be used to produce materials with a high strength-to-weight ratio. Grooving process is an intense plastic deformation method used to produce metal sheets with very fine grain structure. In this research, numerically and using the finite element method, the process of limited groove pressing up to one complete pass is studied on a pure copper sample. Therefore, numerical modeling was done by ABAQUS 14 6 software, and by using this method, the output results of each stage are transferred as input to the next stage. Numerical results showed that by applying each stage of the process (Constrained Groove Pressing), the amount of plastic strain increases and also along the length of the sample, the amount of effective plastic strain changes in an oscillating manner. By examining the changes in the forming force during the process, it was observed that The changes in force in individual steps include three parts, and in the third part, the slope of force changes increases sharply, which is due to the increase in contact surfaces and the effect of friction in order to fill the corners of the mold. By examining the effect of the friction coefficient on the forming force, see As the friction coefficient increases, the maximum value of the forming force increases.Keywords: Modeling, Copper Sheet, Hardness, Forming Force
-
Incremental forming is one of the new forming methods. Single-point incremental forming (SPIF) has shown significant potential for forming complex metal parts. In the single-point incremental forming, a spherical tool head moves along a pre-defined path to form the desired geometry. The aim of this study is to optimize the fracture depth and forming forces of the three-layer metal-polymer sheet by using the single-point incremental forming process. By using response surface methodology (RSM), a series of experiments were designed in which tool diameter, step down and spindle speed were considered as process input parameters. The influencing parameters in fracture depth and forming forces have been identified by using statistical tools (response table, main effect diagram and ANOVA). Analysis of variance was used to show potential differences between the means of variables by testing the population value in each sample, which enables it to show the effects of input variables on output variables. The results show that the forming forces increased and the formability decreased by increasing the step down and the tool diameter. The highest forming force is 1476 N and the lowest value is 1045 N. Similarly, the highest fracture depth is 8.8 mm and the lowest is 7.1 mm. The best conditions are achieved when spindle speed is 2340.9 rpm, tool diameter is 7.51978 mm, and vertical step is 0.329552 mm. In this condition, the fracture depth is 8.50552 mm and the forming force is 776.03 N.Keywords: Incremental sheet forming, Metal–polymer three‑layer sheet fracture depth, ANOVA, Forming Force, Fracture depth
-
Single point incremental sheet forming is a die-less forming technology in which the sheet metal is formed progressively by the movement of a tool in the specified path. In this paper, the single point incremental forming of the AA3105-St12 two-layer sheet is studied through numerical and experimental approaches. Numerical simulation of the process is done based on the finite element method. The validity of the numerical model is evaluated via a comparison between the obtained numerical and experimental results. The force applied to the forming tool, the thickness distribution of formed sheets, and the maximum thinning that occurred in aluminum and steel layers were studied. The effects of the parameters of the two-layer sheet including total thickness, thickness ratio of layers, and arrangement of layers were investigated as well. The results showed that regardless of the contact of the steel or aluminum layer with the tool, increasing the ratio of the thickness of the steel layer to the thickness of the aluminum layer reduces the thinning in the aluminum layer and increases it in the steel layer. Hence, thinning becomes more severe in each layer when it is in contact with the forming tool.Keywords: Single point incremental sheet forming, Two-layer Sheet, Thickness distribution, Thinning, Forming Force
-
یکی از روش های شکل دهی لوله ها، روش خمکاری کششی-دورانی است. امروزه خمکاری لوله های جدارنازک با شعاع انحنای کم یک فرآیند تولیدی پرکاربرد در صنایع خودروسازی، نظامی و هوافضا به شمار می رود که برای خمکاری قطعات با استحکام بالا، استفاده می شود. در این مقاله ابتدا مدل های لازم برای انجام شبیه سازی فرایند خم لوله، ایجاد شد و در ادامه خصوصیات مکانیکی لازم برای فولاد 304 و الاستومرها تعیین گردید. در ادامه به بررسی تجربی و عددی نیروی شکل دهی و تغییرات ضخامت دیواره ی لوله پرداخته شد. شبیه سازی فرآیند با استفاده از مندرلهای الاستومری پلی یورتان و نیتریل با استفاده از نرم افزار المان محدود آباکوس بر روی فولاد 304 انجام گرفت که با مقایسه ی بین نتایج شبیه سازی و تجربی، انطباق خوبی بین نتایج مشاهده شد. همچنین اثرات پارامترهای فرآیند شامل جنس مندرل، قطر لوله و شعاع خم بر حداکثر نیروی شکل دهی توسط آنالیز فاکتوریال مورد تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان داد که حداکثر نیروی شکل دهی برای هر دو نوع جنس مندرل برای لوله هایی با قطر کم و شعاع انحنای بالا حاصل می گردد. همچنین، با افزایش 30 درصدی شعاع خم برای لوله های با قطر کمتر، نیروهای خمکاری 5 برابر می شوند. ضمنا، در قطر و شعاع خم برابر، نیروهای خمکاری در حالت استفاده از مندرل پلی یورتان 25 درصد بیشتر از مندرل نیتریل می باشد.
کلید واژگان: خمکاری کششی-دورانی, شبیه سازی اجزای محدود, لوله SS-304, نیروی شکل دهی, توزیع ضخامتOne of the forming pipes methods is the rotary draw bending process. Today, bending of thin-walled pipes with low radius of curvature is widely used in the automotive, military and aerospace industries, which is used to bend high-strength pipes. In this paper, at first the necessary models were created to simulate the bending process of the rotary pipe, and then the necessary mechanical and physical properties for stainless steel 304 and elastomers were determined. Then, experimental and numerical study of the forming force and changes in pipe wall thickness were performed. The process simulation was analytically performed using polyurethane elastomeric mandrels and nitrile rubber based on ABAQUS finite element software on 304 steel. The results show a good agreement between simulation and experimental results. Finally, the effects of process parameters including mandrel type, pipe diameter and bending radius were analyzed on the maximum forming force by factorial analysis. The results showed that the maximum forming force for both types of mandrel materials is obtained for pipes with small diameter and high curvature radius. Also, the bending forces increase 5 times by 30%increasing the bending radius, for pipes with smaller diameters. In addition, in equal diameter and radius of bending, the bending forces in the case of using polyurethane mandrel are 25% more than nitrile mandrel.
Keywords: Rotary draw bending, FEM, SS-304 pipe, Forming force, Thickness distribution -
Equal channel angular pressing (ECAP) process of AA7075 billet with the copper casing is comprehensively investigated. Firstly, ECAP process is simulated based on finite element method (FEM) in ABAQUS software and then is verified in comparison to the experimental data. The design of experiments using response surface methodology (RSM) is performed in order to investigate the processing parameters. The main effect of four considered parameters (channel angle, corner angle, friction coefficient and thickness of casing) on the maximum required force and strain was studied. Also, the regression models for estimating the maximum forming force and strain are represented in high reliability using analysis of variance (ANOVA). The results indicated that channel angle by 93.5% of contribution is the most effective parameter on the required forming force. It is concluded that the thickness of copper casing does not affect the forming force. Also, all terms of the presented regression model are effective on the strain value, according to the obtained results. Based on ANOVA results, channel and corner angel are the most effective parameters on the strain by 80 and 16% of the contribution, respectively. Also, the friction coefficient and the thickness of copper casing have almost no significant effects on the strain.Keywords: Equal Channel Angular Pressing, Finite element method, Response Surface Methodology, Copper Casing, Forming force, Strain
-
In this research, two new methods that improve the drawing depth of deep-drawing processes have been introduced. In the first technique, by creating ridges on the punch surface, the stress concentration is decreased on the blank near the punch edge, in turn increasing the drawing depth. The second method is based on the principle of reducing resistant force in the flange area between the die, the blank-holder and the blank that can decrease the required forming energy. By using the ridges on the flange surfaces of die and blank-holder, the contact surface is reduced, which in turn can decrease the force required for blank forming. The simulation results of finite elements are compared to the experimental data. It is found that the ridged punch may delay the blank rupture and significantly raise the drawability.
Keywords: Deep-drawing, Ridges deformation energy, Cylindrical cups, Forming Force -
در سال های اخیر، کاربردهای صنعتی ورق های کامپوزیتی به دلیل خواص فوق العاده متفاوت مانند استحکام بالا، چگالی کم و مقاومت به خوردگی خوب در مقایسه با ورق های تک لایه به طور فزاینده ای گسترش یافته است. به همین دلیل در این مقاله فلنج کاری ورق سوراخ دار کامپوزیتی بررسی شده است. در پژوهش حاضر، پارامترهای موثر بر شکل دهی ورق سوراخ دار دولایه جوش انفجاری آلومینیوم- مس مورد بررسی تجربی و عددی قرار گرفته اند. همچنین به منظور اعتبارسنجی شبیه سازی عددی فرآیند شکل دهی از نتایج تجربی کمک گرفته شده است. در ابتدا به منظور درک ماهیت یقه دهی ورق سوراخ دار، تاثیر قطر سوراخ و ترتیب چینش لایه ها بر دقت ابعادی، توزیع ضخامت و نیرو مورد بررسی قرار گرفتند و سپس تاثیر فلنج کاری و یقه دهی با استفاده از دو روش با هم مقایسه شدند. نتایج حاصل نشان می دهند که با کاهش قطر سوراخ اولیه ورق، نیرو بیشینه عمودی متوسط به میزان 9% افزایش می یابد و همچنین کمینه ضخامت کاهش و موقعیتش به سمت مرکز ورق متمایل می شود. چینش آلومینیوم- مس نیز به دلیل خاصیت محافظتی لایه مس در حالت کششی، 7% کاهش نیروی متوسط و 4% افزایش کمینه ضخامت، نسبت به مس- آلومینیوم را تجربه می کند. همچنین روش چندمرحله ای به دلیل جریان مواد بهتر نسبت به روش تک مرحله ای افزایش 6درصدی کمینه ضخامت را ایجاد می کند.
کلید واژگان: شکل دهی نموی تک نقطه ای, ورق دوفلزی آلومینیوم- مس, ایجاد یقه, نیروی شکل دهیIn recent years, industrial applications of composite sheets have been increasingly expanded due to their extremely different properties such as high strength, low density, and good corrosion resistance compared to single layer sheets. For this reason, in the current study, it is investigated the flanging of composite metal sheets. Also, the behavior of an aluminum-copper sheet, cladded using explosive welding, during incremental forming of a circular collar have been experimentally and numerically studied. In addition, the experimental results are used to validate the numerical simulation of the forming process. At first, in order to understand collar forming of the perforated sheet, the effect of hole diameter, forming direction or layer arrangement on dimensional accuracy, thickness distribution and forming force were investigated and then, the effect of hole flanging and collar forming were compared using two strategies. The results show that by decreasing the initial hole diameter of sheet, the average vertical maximum force increases by 9%, the minimum thickness decreases and its location shifts toward the center of sheet. Aluminum-copper arrangement also experiences a 7% reduction in average force and a 4% increase in minimum thickness due to the protective property of copper layer in tensile state compares to copper-aluminum. Besides, the multi-step method leads to a 6% minimum thickness increase due to better material flow compared to single-step method.
Keywords: Single Point Incremental Forming (SPIF), Aluminum-Copper Bimetal Sheet, Collar Forming, Forming Force -
مکانیزم فرآیند شکل دهی تدریجی تک نقطه ای (SPIF) براساس تغییر شکل موضعی یک ورق فلزی با استفاده از یک ابزار سر نیمکروی می باشد که مسیر حرکت آن در کنترلر ماشین فرز CNC برنامه ریزی شده است. در این فرآیند، هیچ گونه قالبی به عنوان پشتیبان در زیر ورق استفاده نمی شود. یافته های محققان نشان می دهد که با اعمال ارتعاشات اولتراسونیک در فرآیندهای شکل دهی، نمونه های فلزی به صورت زودگذر و قابل توجهی در معرض نرم شدگی قرار میگیرند. نتایج سودمند اعمال ارتعاشات اولتراسونیک در فرآیندهای شکل دهی، ناشی از دو تاثیر حجمی و سطحی است که به ترتیب مرتبط با تغییر خواص ماده و تغییر شرایط اصطکاکی می باشد. در مقاله پیشرو، فرآیند شکل دهی تدریجی تک نقطه ای به کمک ارتعاشات اولتراسونیک (UVaSPIF) در نرم افزار المان محدود، شبیه سازی شد. نتایج حاصل از تحلیل عددی نشان داد که تحریک اولتراسونیک ابزار شکل دهی و افزایش دامنه ارتعاش موجب کاهش نیروی اصطکاک و کاهش مولفه عمودی نیروی شکل دهی می شود. در ادامه، نتایج حاصل از فرآیند شبیه سازی با نتایج حاصل از آزمون تجربی تحت فرکانس kHz 20 و دامنه ارتعاش μm 5.7 ،مورد مقایسه و مطالعه قرار گرفت. بررسی نتایج نشان داد که مطابقت بسیار خوبی میان مقادیر مولفه عمودی نیروی شکل دهی حاصل از تحلیل عددی و آزمون تجربی برقرار می باشد.
کلید واژگان: شکل دهی تدریجی, ارتعاشات اولتراسونیک, تحلیل المان محدود, نیروی اصطکاک, نیروی شکل دهیThe mechanism of Single Point Incremental Forming (SPIF) process is based on localized plastic deformation of a sheet metal using a hemispherical-head tool that follows the path programmed into the controller of a CNC milling machine. In this process, no die is used under the sheet metal for support. The researchers' findings show that by applying ultrasonic vibration in forming processes, metallic samples are subjected to plasticization transiently and considerably. The beneficial results of applying ultrasonic vibration in the forming processes are due to volume and surface effects that are related to the change in the properties of material and change of frictional conditions, respectively. In this article, the Ultrasonic Vibration-assisted Single Point Incremental Forming (UVaSPIF) process was simulated in finite element software. The results of numerical analysis showed that ultrasonic excitation of the forming tool and increasing of the vibration amplitude reduced the friction force and the vertical component of forming force. In the following, the results of the simulation process were compared with the experimental results at a frequency of 20 kHz and 7.5 μm vibration amplitude. The study of the results showed that there was a very good agreement between the values of the vertical component of the forming force resulting from the numerical analysis and the experimental test.
Keywords: Incremental Forming, Ultrasonic Vibration, Finite Element Analysis, Friction Force, Forming Force -
One of the methods for making prototypes is incremental forming process. In this method, the forming tool, performs a pre-programmed movement by the CNC machine and runs the desired path. This modernization process is used in the automotive, aerospace, military, medical and other industries. One of the most influential parameters in this process is forming tool. This parameter is effective in forming forces, surface roughness, sheet formability and thickness distribution. In this study, the forming tool was investigated and rotating geometry tool was compared with a rigid tool. Also, the effects of step down, feed rate and spindle speed were investigated on the forming force, surface roughness and thickness distribution by comparing mentioned forming tools. The results indicate that the forming forces, sheet surface quality and thickness changes increase with increasing step down and feed rate. Using the rotary tools improves the forming forces, surface roughness and thickness distribution rather than the non-rotating tool.Keywords: Incremental forming, rotary tool, Thickness variation, Forming force
-
شکل دهی افزایشی ورق های فلزی پتانسیل قابل توجه ی برای شکل دهی قطعات فلزی پیچیده بدون نیاز به ابزار خاصی را دارا بوده و برای ساخت قطعات فلزی با کاربردهای اقتصادی مناسب و مقرون به صرفه می باشند. در فرآیند شکل دهی افزایشی تک نقطه ای، یک ابزار سر کروی بر روی یک مسیر از پیش تعیین شده حرکت نموده و به شکل دهی ورق میپردازد. هدف از این مطالعه بهینه سازی میزان شکل پذیری و نیروهای شکل دهی ورق دولایه شکل داده شده توسط فرآیند شکل دهی افزایشی می باشد. دو قطر ابزار، دو گام عمودی، دو مسیر حرکت ابزار و چینش ورق به عنوان پارامترهای ورودی در این فرآیند مورد توجه قرار گرفتند. پارامترهای تاثیرگذار بر توانایی شکل گیری و نیروهای شکل دهی با کمک ابزارهای آماری (جدول پاسخ، نمودار پارامترهای اصلی و تاثیرات آنها و ANOVA) شناسایی شدند. تجزیه و تحلیل واریانس (ANOVA) برای نشان دادن تفاوت های بالقوه در میان ابزارهای متفاوت با تست کردن میزان ارتباط بین نمونه ها مورد استفاده گردید، که اینکار آنها را قادر میسازد تا اثرات متغیرهای ورودی را بر روی خروجی ها نشان دهند. یک روش بهینه سازی چند پاسخ برای پیدا کردن مقادیر بهینه پارامترهای ورودی، با استفاده از روش پاسخ دهی سطح و آزمایش تاییدیه برای نشان دادن قابل اطمینان بودن پاسخ های به دست آمده توسط روش RSM مورد استفاده قرار گرفت.کلید واژگان: شکل دهی افزایشی, ورق دولایه, عمق شکست, ANOVA, نیروی شکل دهیSingle point incremental sheet forming (SPISF) has demonstrated significant potential to form complex sheet metal parts without using component-specific tools and is suitable for fabricating low-volume functional sheet metal parts economically. In the SPIF process, a ball nose tool moves along a predefined tool path to form the sheet. This work aims to optimize the formability and forming forces of Al/Cu bimetal sheet formed by the single-point incremental forming process. Two levels of tool diameter, step size, tool path and sheet arrangement were considered as the input process parameters. The process parameters influential in the formability and forming forces have been identified using the statistical tool (response table, main effect plot and ANOVA). Analysis of variance (ANOVA) was used to indicate potential differences among the means of variables by testing the amount of population within each sample, which enabled it to show the effects of input variables on output ones. A multi response optimization was conducted to find the optimum values for input parameters by response surface methodology (RSM), and the confirmatory experiment revealed the reliability of RSM for this approach.Keywords: Incremental sheet forming, Bimetal sheet, Fracture depth, ANOVA, Forming force
-
ورق های آلیاژی آلومینیم با توجه به دارا بودن ویژگی های خاص ، کاربرد چشمگیری در صنایع گوناگون یافته اند. از سوی دیگر، به دلیل قابلیت شکل پذیری کم، شکل دهی آن ها در دمای اتاق به آسانی صورت نمی پذیرد. از این رو، برای تسهیل شکل دهی، می توان از روش های شکل دهی گرم نیز استفاده نمود که این امر منجر به اکسیداسیون ماده می شود. در فرآیند شکل دهی تدریجی تک نقطه ای (SPIF) ، ورق فلزی با حرکت موضعی ابزار سرنیمکروی، شکل دهی می شود. در این پژوهش، با اعمال ارتعاش اولتراسونیک به ابزار، فرآیند SPIF به کمک ارتعاش اولتراسونیک (UVaSPIF) توسعه داده شد که این امر سبب بهبود قابلیت شکل پذیری ورق در دمای اتاق گردید. در مقاله پیش رو، تاثیر ارتعاش اولتراسونیک و روانکار بر رفتار نیروی شکل دهی مورد بررسی قرار می گیرد. بدین منظور ابزار سرنیمکروی به قطر 20 میلیمتر و با فرکانس طبیعی 4/20 کیلوهرتز، طراحی و ساخته شد. ظهور مود طولی ارتعاش و وقوع پدیده ی رزونانس در ابزار توسط نتایج حاصل از تحلیل مودال و تست تجربی به تایید رسید. نتایج تجربی حاصل از آزمون شیار مستقیم بر روی ورق فلزی Al 1050-O نشان داد که در فرآیند UVaSPIF، اعمال ارتعاش بدون حضور روانکار و در فرآیند SPIF، استفاده از روانکار، بیشترین تاثیر را بر کاهش مولفه عمودی نیروی شکل-دهی دارد.کلید واژگان: شکل دهی تدریجی, ارتعاش اولتراسونیک, تحلیل مودال, روانکار, نیروی شکل دهیAluminum alloys have been widely used in various industries, due to its special characteristics. On the other hand, due to its low formability, the forming of these alloys is difficult at room temperature. Therefore, in order to facilitate the forming, warm forming methods can be used, which will lead to the oxidation of the material. In Single Point Incremental Forming (SPIF), a sheet metal is formed by a progression of localized plastic deformation using a hemispherical-head tool. In this study, by applying ultrasonic vibration to the tool, Ultrasonic Vibration assisted SPIF (UVaSPIF) process was developed that improved the sheet formability at room temperature. In present paper, the effect of ultrasonic vibration and lubricant on behavior of the forming force has been investigated. Consequently, a hemispherical-head tool (D = 20 mm) with natural frequency of 20.4 kHz was designed and manufactured. The occurrence of longitudinal mode and resonance phenomenon has been confirmed by the results of modal analysis and experimental test. Then, Al 1050-O sheet was used as a work material. Experimental results obtained from straight groove test, indicate that in UVaSPIF, imposing of vibration without lubricant has the greatest impact on reducing the vertical component of the forming force whereas in SPIF, the lubricant has the greatest impact on reducing the vertical component of the forming force.Keywords: Incremental Forming, Ultrasonic Vibration, Modal Analysis, Lubricant, Forming Force
-
صفحات دوقطبی یکی از مهمترین بخش های پیل سوختی هستند که هزینه تولید زیادی را به همراه دارند. در این پژوهش، شکل پذیری صفحات دوقطبی فلزی با سطح فعال 100 سانتی مترمربع از جنس فولاد زنگ نزن 316L با فرآیند شکل دهی استمپینگ موردبررسی قرارگرفته است. فرآیند شکل دهی استمپینگ نسبت به روش های دیگر شکل دهی دارای مزایایی همچون سادگی فرآیند، سرعت تولید بالاتر و هزینه تولید پایین تر می باشد. مساله مهمی که در صفحات دوقطبی حائز اهمیت است، دقت ابعادی کانال های شکل داده شده می باشد. در این مقاله، پهنا و عدم تختی کانال و ریب صفحات تولیدشده موردبررسی قرارگرفته است. نتایج این پژوهش نشان داد که افزایش نیروی استمپینگ باعث افزایش جریان یافتن ورق شده که خود سبب افزایش در پهنای کانال و ریب می گردد. همچنین، میزان عدم تختی حاصل از برگشت فنری ورق نیز در این فرآیند در بازه تلورانسی کمتر از 02 / 0 میل یمتر قرار داشته و این صفحات می توانند به عنوان صفحات دوقطبی فلزی در سری پیل سوختی مورداستفاده قرار گیرند.کلید واژگان: پیل سوختی پلیمری, صفحات دوقطبی فلزی, شکل دهی استمپینگ, تختی, نیروی شکل دهیBipolar plates are one of the most important parts of the fuel cell which have the highest production cost for the system. In this study, the formability of SS 316L bipolar plates with an active area of 100 cm2 by the stamping process is investigated. With respect to various types of the forming process, stamping process has the advantages of simplicity, higher production speed, and lower production. In this process, the sheet is considered to be between two rigid die slabs, and applying force to the die set results in forming the plates. The important issue of bipolar plates is the dimension accuracy of the channels. In this paper, the width and flatness of the channels and ribs of the produced plates are investigated. If the tolerances of the formed channels are not in the desirable range, the performance of the fuel cell is disturbed and the fuel cell efficiency is considerably decreased. The results of this study demonstrate that increasing the stamping force results in an increase of the width of channel and rib. Moreover, the flatness due to the spring-back of the sheet is in the desired tolerance range and these plates can be utilized as metallic bipolar plates in the fuel cell stacks.Keywords: PEM fuel cell, Metallic bipolar plate, Stamping process, Flatness, Forming force
-
Deep drawing of two-layer sheet is a suitable way to achieve product with a desired shape and desired properties in sheet metal forming technology. Control of deep drawing parameter such as thinning is the most important challenge in this process. The most difficult part of this challenge is differences in material properties and geometry of each layer. In this paper, numerical approach has been exploited to plan and control of two layer deep drawing process. For this purpose, the three-dimensional (3D) finite element has been used. ST14 Al1100 (A.I. and S.I. lay-up) were selected as materials of two layer sheet metal. The results of simulation have been validated with experiments. Based on numerical study, effect of process parameters on the percentage of thinning, maximum plastic strain, rupture, required forming force and blank holder force (BHF) has been studied. This study has also been done on one-layer sheet metal and differences between deep drawing of one-layer and two-layer sheets have been comprehensively investigated. The results showed that maximum thinning is occurred in the upper layer of die radial region as well as in the lower layer of punch radial region. Also, the maximum equivalent plastic strain in the lower layer is more than the maximum of equivalent plastic strain in the upper layer.Keywords: Deep drawing, two layer sheet, Finite element method, Equivalent plastic strain, Forming Force
-
Single point incremental sheet metal forming is a sheet metal forming process that forms products without the complex dies and tools with low cost. In this study, the incremental sheet metal forming process has been experimentally investigated on the explosively-welded Al/Cu bimetal sheets. Also, the effects of process parameters, such as arrangement of layer`s bimetal, tool diameter and tool path were investigated on the forming force, thickness distribution, formability and roughness. At first, the bimetals were produced by explosive welding process. Then, two tool diameters, step and spiral tool paths and layer arrangement were chosen as input parameters. The results showed that the forming force increases with increasing the tool diameter and using aluminum as a top layer (contact with tool). Also, using spiral tool path increases the average forming force and decreases the maximum thickness changing. The formability increases with increasing the tool diameter and using the copper as top layer with spiral tool path.Keywords: Incremental forming, Explosively-welded Al-Cu, Layer Arrangement, Forming force, Thickness distribution, Formability
-
در این مقاله، فرآیند شکل دهی افزایشی گرم الکتریکی ورق تیتانیوم Ti6Al4V، با استفاده از آزمایش های تجربی و تحلیل اجزای محدود بررسی شده است. آلیاژ تیتانیوم Ti6Al4V کاربرد گسترده ای در صنایع هوایی دارد. از این رو، شکل دادن این آلیاژ سبک از اهمیت ویژه ای برخوردار است. قابلیت شکل دهی این آلیاژ در دمای محیط بسیار پایین بوده ولی در دمای بالا می تواند به خوبی شکل داده شود. در این مقاله، شکل هندسی قطعه نهایی مخروط ناقصی بود که از شکل دهی ورق مستطیلی به دست آمد و تاثیر پارامترهای فرآیند از قبیل زاویه دیواره، اندازه گام و قطر ابزار بر مقدار نیروی شکل دهی، بررسی شده است. نتایج حاصل از انجام آزمایش ها نشان دادند افزایش اندازه گام و کاهش قطر ابزار موجب افزایش نیروی شکل دهی می شود. همچنین برای شکل دهی قطعات با زاویه دیواره بزرگتر، نیروی کمتری نیاز می باشد. همچنین بررسی شکل پذیری ورق در این فرآیند، با ایجاد حرارت متمرکز بر روی آن در نرم افزار ا جزای محدود آباکوس مورد تحلیل قرار گرفته است. مقایسه نتایج حاصل از تحلیل عددی و آزمایش های تجربی این فرآیند روی ورق تیتانیومTi6Al4V، حاکی از همگرایی نتایج عددی و تجربی می باشد و اختلاف نتایج عددی و تجربی نیروی شکل دهی حدود 7/5% می باشد.کلید واژگان: شکل دهی افزایشی گرم, ورق Ti- 6Al- 4V, نیروی شکل دهی, شبیه سازی اجزا محدودIn this paper, the performance of electric hot incremental forming process is investigated on the Ti-6Al-4V sheet by FE simulation and experimental method. Ti-6Al-4V titanium alloy sheet has extensively used in aerospace industries. Therefore, forming of this lightweight alloy is very important. Ti-6AI-4V sheet has poor formability at the room temperature and can be well-formed in high temperature. In this paper, the geometrical shape of final part was a cone frustum that obtained from forming of rectangular sheet, and the effect of processing parameters, such as wall angle, step size and tool diameter, on the forming forces were investigated. The results demonstrated that the forming force are increased by increasing of step size and decreasing of tool diameter. Also, to form parts with larger wall angle, the required force is lower. The process was simulated in the ABAQUS software to investigate the process using finite element analysis. The modeling was performed using local heat on the sheet. It showed a good agreement between the experimental and numerical results of forming force and deference between both of them is about 5.7%.Keywords: Hot Incremental Forming, Ti-6Al-4V sheet, Forming Force, FE Simulation
-
در این مطالعه روش های متداول آزمون شیار در شکل دهی نموی با رویکرد تحلیل نیروهای وارد شده به کلگی ماشینCNC، به کمک شبیه سازی اجزای محدود بررسی شده است. در ابتدا تحلیل اجزای محدود به کمک نرم افزار آباکوس مطابق با پژوهشی عملی، انجام و اعتبارسنجی شد. در تحلیل، ابزار و ورق گیر اجسامی صلب و ورق، انعطاف پذیرفرض گردیدند. سپس استفاده از ورق گیر جانبی به کمک مقید کردن لبه های جانبی ورق مورد بررسی قرار گرفت. مشخص شد که استفاده از ورق گیر جانبی سبب افزایش نیرو می گردد هرچند تعداد رفت و برگشت ابزار به نصف کاهش می یابد و با یکبار رفت و برگشت ابزار آزمون شیار کامل می گردد. همچنین به کمک روش باردهی شیب دار، برای جلوگیری از رخداد قله های نیرویی آسیب زا به دستگاه، می توان این آزمون را با هزینه کمتر انجام داد. مثلا برای ورق AA 7075-O با طول شکل دهی mm80 بین دو گام متفاوت mm25/0 با دوبار رفت و برگشت و mm50/0 با یکبار رفت و برگشت، وضعیت باردهی با شیب کمتر همراه با دوبار رفت و برگشت، نیروی عمودی قله بیشینه کمتر می باشد و برای ماشین CNC با ظرفیت نیرویی کمتر بسیار مناسب تر می باشد.کلید واژگان: شکل دهی نموی, آزمون شیار, شبیه سازی اجزای محدود, نیروی شکل دهیIn this study, conventional methods of the groove test on an incremental forming process by finite element method have been investigated in order to analyze the forces imposed by the spindle of CNC machine. Initially, the finite element method analysis using ABAQUS software was validated by empirical research in the published paper. In this analysis, tool and clamping are supposed rigid body and the sheet is deformable body. When using the side fixture for constraining of side edge of sheet was investigated, it was found that the use of the side fixture increase force between 2 to 2.5 times. However the number of tool sweeps would be halved and groove test would be completed with 1 tool sweep. Also by smoothly graded loading for prevention of traumatic force peaks to the machine, this test can be done at a lower cost. For example, for AA7075-0 sheet with 80mm forming path between two different steps 0.25 with 2 sweeps and 0.5mm with 1 sweep, using lower slope and 2 tool sweeps, the maximum vertical force peaks decrease and process is very proper for low load capacity CNC machine.Keywords: Incremental forming, Groove test, Finite element simulation, Forming force
-
فرآیند شکل دهی افزایشی یکی از روش های شکل دهی است که به دلیل عدم نیاز به قالب خاص برای تولید قطعات با تعداد کم و نمونه سازی سریع مورد توجه قرار گرفته و تلاش های زیادی برای بهبود آن انجام شده است. یکی از روش های نوین بهبود فرآیندهای شکل دهی استفاده از نوسانات مافوق صوت (آلتراسونیک) است. هدف از این مقاله بررسی اثر اعمال نوسان آلتراسونیک به ابزار در فرآیند شکل دهی افزایشی است. برای این منظور ابتدا روابط تحلیلی نیرو در حالت معمولی اصلاح و استخراج شده سپس روابط تحلیلی نیروی شکل دهی با اعمال نوسانات آلتراسونیک بدست آمده است. سپس با طراحی، ساخت و اتصال کلگی شکل دهی افزایشی به کمک آلتراسونیک به دستگاه فرز CNC اثر نوسانات آلتراسونیک در فرآیند شکل دهی افزایشی بررسی شده است. بر اساس نتایج بدست آمده از روابط تحلیلی و مقایسه با نتایج عملی می توان تخمینی مناسب از تغییرات نیروی شکل دهی در فرآیند شکل دهی افزایشی معمولی و با اعمال نوسانات آلتراسونیک ارائه نمود. همچنین بر اساس نتایج آزمون های انجام شده نیروی شکل دهی با اعمال نوسانات آلتراسونیک در مقایسه با نیروی شکل دهی بدون آلتراسونیک بین 33 تا 63.5 درصد بستگی به شرایط آزمون کاهش یافته است.
کلید واژگان: فرآیند شکل دهی افزایشی ورق های فلزی, نوسانات آلتراسونیک, نیروی شکل دهی, مدل تحلیلی نیروی شکل دهیIncremental sheet metal forming process is considered as one of methods which able manufacturer to produce parts without dedicated die in low and rapid prototype production, and many researches have been done to improve it. Using of ultrasonic vibration is one of the modern approaches in forming processes which reduce friction and forming force. The purpose of this study is to investigate the effect of ultrasonic vibration applied to the tool in single point incremental sheet metal forming process. For this, first theory of single point incremental forming has been studied; its principle has been investigated and analytical relations have been modified then analytical relations in the case of applying ultrasonic are derived from those. To practical evaluation of applying ultrasonic to this process a set can be installed to the head of CNC milling machine is designed and manufactured. According to results of analytic compared to experimental results a reasonable approximation of forming force variation in normal single point incremental forming process and applying ultrasonic can be offered. Based on tests results forming force in applying ultrasonic compare to normal mode reduces between 33 to 63.5 percent depend on test circumstances.Keywords: Incremental sheet metal forming, Ultrasonic vibration, Forming force, Analytical model of forming force -
مکانیزم فرآیند شکل دهی تدریجی بر اساس تغییرشکل پلاستیکی و موضعی ورق فلزی، می باشد. در این فرآیند، ورق فلزی با استفاده از ابزار سرنیمکروی واقع بر روی اسپیندل ماشین فرز CNC و مطابق مسیر تعریف شده، شکل دهی خواهد شد. مطالعه ی رفتار نیروی اعمالی به ابزار شکل دهی، به عنوان یکی از مهمترین موضوعات تحقیقاتی در این فرآیند می باشد. افزایش اندازه ی گام عمودی ابزار، قطر ابزار، زاویه ی دیواره و ضخامت ورق به همراه کاربرد ورق های فلزی و آلیاژی سبک وزن با استحکام بالا، منجر به افزایش نیروی اعمالی به ابزار شکل دهی، خواهد شد. در این مقاله، روند طراحی، ساخت و تست ابزار شکل دهی مرتعش به منظور توسعه ی فرآیند «شکل دهی تدریجی ورق فلزی به کمک ارتعاش اولتراسونیک»، ارائه شده است. نتایج حاصل از تحلیل مودال و آنالیز تجربی فرکانس طبیعی ابزار مرتعش، موید ظهور مود طولی ارتعاش و وقوع پدیده-ی رزونانس در ابزار شکل دهی، می باشد. در ادامه، تاثیر اعمال ارتعاش اولتراسونیک بر مولفه ی عمودی نیروی شکل دهی و پدیده برگشت فنری، مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت. نتایج تجربی حاصل از آزمون شیار مستقیم بر روی ورق فلزی Al 1050-O، نشان داد که انتقال و اعمال ارتعاش اولتراسونیک به ابزار شکل دهی در مقایسه با فرآیند متداول شکل دهی تدریجی، موجب کاهش میانگین نیروی اعمالی به محور ابزار شکل دهی و کاهش میزان برگشت فنری نمونه شکل دهی شده، خواهد شد.
کلید واژگان: شکل دهی تدریجی, ارتعاش اولتراسونیک, تحلیل مودال, نیروی شکل دهی, برگشت فنریIncremental Sheet Metal Forming (ISMF) is based on localized plastic deformation. In this process, a hemispherical-head tool, controlled by a CNC milling machine, shapes a sheet metal according to a defined path. Study of the forming force is one of the most important topics in this process. Increasing of vertical step size, tool diameter, wall angle and sheet thickness together with using of high strength sheet metals and lightweight alloys, leads to an increase in the forming force. In this paper, the performance of a novel forming process, named Ultrasonic Vibration assisted Incremental Sheet Metal Forming (UVaISMF) has been investigated. The procedure of design, manufacture and test of vibratory forming tool, is presented. The occurrence of longitudinal mode and resonance phenomenon has been confirmed by the results of modal analysis and experimental test. Furthermore, the effect of ultrasonic vibration on the vertical component of forming force and spring-back has been studied. Aluminium sheet of grade Al 1050-O is used as a work material. Experimental results obtained from straight groove test, indicate that ultrasonic excitation of forming tool, will reduce the average of vertical component of forming force and spring-back in comparison to conventional process.Keywords: Incremental forming, Ultrasonic vibration, Modal Analysis, Forming force, Spring, back -
شکل دهی نموی تک نقطه ای یک فرآیند شکل دهی ورق است که قابلیت انعطاف پذیری بالاتری نسبت به دیگر روش های شکل دهی دارد. در این روش نیازی به ساخت قالب برای فرآیند نیست و می توان با استفاده از یک ابزار ساده و ماشین CNC، شکل دهی را به اشکال گوناگون انجام داد. در این مقاله، تاثیر برخی پارامترها بر نیرو و دقت ابعادی و توزیع ضخامت در فرآیند شکل دهی نموی تک نقطه ای بررسی شده است. این پارامترها شامل سرعت پیشروی، چرخش ابزار، گام عمودی، استراتژی حرکت ابزار و روانکار می باشد. ابتدا، با طراحی و ساخت ابزار و ورق گیر و بستن آن بر روی دینامومتر، آماده سازی فرایند بر روی دستگاه فرز CNC انجام گردید. سپس آزمایش ها بر روی ورق از جنس آلومینیوم (Al-1200) با ایجاد یک هرم ناقص انجام شد و پس از اندازه گیری نیرو در جهات مختلف، تاثیر پارامترها بر نیروی شکل دهی بررسی شد. همچنین نمونه های شکل دهی شده با دستگاه CMM اندازه گیری و با هم مقایسه شدند. نتایج حاصل از آزمایش ها نشان می دهد که افزایش سرعت پیشروی ابزار، نیروی عمودی را کاهش می دهد و با افزایش سرعت چرخش، نیروی افقی کاهش می یابد. استفاده از روانکار، در بهبود فرآیند تاثیرگذار است.
کلید واژگان: شکل دهی نموی, پیشروی, چرخش ابزار, نیروی شکل دهی, دقت ابعادیSingle point incremental forming is a sheet metal forming process that has more flexibility than another methods. This process don''t require to die and could formed various shape white use the simple tool and CNC machine. In this paper the influence of process parameters on the forces and dimensional accuracy and thickness distribution in single point incremental forming is investigated. These parameters include the feed rate، tool rotation، vertical step، movement strategy of tool and lubrication. Beginning with the design and construction of the fixture and clamping it on the dynamometer and create of tool (tungsten carbide)، the preparation process was done on a CNC milling machine. Then، the experimental tests were carried out on Aluminum alloy sheets (Al-1200) with creation of pyramid frustum; after the measuring of force in different directions، the influence of parameters on the forming force was investigated. Also parts were measured with CMM devices and compared. The results showed that with increasing the feed rate، the vertical force decreases and with increasing tool rotation speed، horizontal force decreases. The use of lubricant، is effective on the improvement of process.Keywords: Incremental Forming, Feed, Tool Rotation, Forming Force, Dimensional Accuracy
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
©2000-2025 magiran.com All Rights Reserved.