تحلیل المان محدود و مطالعه تجربی فرآیند شکل دهی تدریجی تک نقطه ای به کمک ارتعاشات اولتراسونیک (UVaSPIF)

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.