کشش عمیق هیدرودینامیکی به کمک ارتعاشات فراصوتی: مطالعه شکل دهی فنجان های استوانه ای

نویسندگان

1 گروه مهندسی مکانیک، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 گروه مهندسی مکانیک، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

3 گروه ساخت و تولید، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

doi
10.82385/jacms.2025.1202307
چکیده

فرآیند کشش عمیق هیدرودینامیکی با کمک ارتعاشات فراصوتی، در مقایسه با روش متداول کشش عمیق هیدرودینامیکی، شیوه‌ای پیشرفته محسوب می‌شود که به بهبود چشمگیر قابلیت شکل‌پذیری و کاهش نیروی لازم برای شکل‌دهی می‌انجامد. در این فناوری نوین، ابزار شکل‌دهی تحت نوساناتی با دامنه کم و فرکانس بالا قرار می‌گیرد. هدف اصلی از پژوهش حاضر، بررسی پارامترهای مختلف موثر بر رفتار تغییر شکل قطعات استوانه‌ای نازک است که از طریق فرآیند کشش عمیق هیدرودینامیکی با ارتعاشات فراصوتی تولید می­شوند. بدین منظور، با بهره­گیری از روش اجزای محدود، قالب به عنوان ابزار ارتعاشی به­صورت طولی و با ارتعاشات اجباری در فرکانس 20 کیلو هرتز و دامنه ارتعاش 5 میکرومتر تحریک گردید. برای اطمینان از اعتبار مدل اجزای محدود مورد استفاده، مقادیر نیروی شکل‌دهی و توزیع ضخامت ورق حاصل از شبیه‌سازی با نتایج تجربی مقایسه شدند و تطابق قابل قبولی میان آنها مشاهده شد. در ادامه تاثیر پنج پارامتر بر روی حداکثر میزان نازک شدگی فنجان‌های استوانه‌ای مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش ضریب اصطکاک میان ورق و ورق‌گیر، میزان نازک شدگی حداکثر به میزان 8/12% افزایش می‌یابد. همچنین، افزایش شعاع گوشه سنبه و ماتریس، افزایش ضریب اصطکاک بین ورق و سنبه و افزایش فاصله بین ماتریس و ورق­گیر به ترتیب با سهم‌های 3/42%، 8/41% ، 4/24% و 5/22% موثرترین پارامترها در کاهش حداکثر نازک شدگی هستند.