بررسی تئوری و عملی فرایند شکل دهی داغ ورق آلیاژ آلومینیوم توسط گاز

امروزه نیاز به مواد سبک وزن و فرایندهای نوین شکل دهی آن ها، در صنایع به ویژه صنعت خوردو، به دلیل نیاز به ذخیره انرژی، محافظت محیط زیست، افزایش ایمنی خودرو و بهبود عملکرد آن و فشار قابل توجه بازار جهانی برای کاهش قیمت ها، مشاهده می شود. آلیاژهای آلومینیوم به دلیل نسبت بالای استحکام به وزن، مقاومت خوردگی بالا و قابلیت جوشکاری عالی در صنعت مورد توجه می باشند. اما شکل پذیری این آلیاژها و کیفیت سطح محصول نهایی حاصل از آن ها در دمای اتاق کم می باشد، بنابراین در دهه اخیر فرایندی جدید به عنوان جایگزینی برای فرایند قالب زنی و هیدروفرمینگ تحت عنوان شکل دهی داغ فلز توسط گاز معرفی شده است. فرایند شکل دهی داغ فلز توسط گاز، فرایندی جدید بر اساس شکل دهی در دماهای بالا می باشد که در این فرایند، فشار گاز به منظور شکل دهی فلز داغ به کار برده می شود. این پایان نامه به بررسی روش نوین شکل دهی داغ ورق آلیاژ آلومینیوم توسط گاز می پردازد. بدین منظور تست عملی فرایند طراحی شده و تجهیزات مورد نیاز فرایند شکل دهی ساخته شده است. علاوه بر تست عملی، تحلیل المان محدود فرایند به دو روش تحلیل مستقل از دما و وابسته به دما، توسط نرم افزار abaqus انجام شده است. نتایج حاصل از تست عملی و تحلیل المان محدود شامل تعیین دمای بهینه برای شکل دهی آلیاژ آلومینیوم خاص، ماکزیمم میزان شکل پذیری حاصل از این فرایند، فشار مورد نیاز شکل دهی، ضخامت مینیمم، توزیع ضخامت و دما می باشند. نتایج نشان می دهد که فرایند شکل دهی داغ توسط گاز، امکان رسیدن به بالاترین دمای شکل دهی را برای ورق آلیاژ آلومینیوم فراهم کرده و با افزایش دمای ورق تا دمای بهینه شکل دهی داغ، کاهش فشار مورد نیاز شکل دهی و بهبود قابل توجه شکل پذیری وجود خواهد داشت. تحلیل المان محدود فرایند شکل دهی داغ فلز توسط گاز در نرم افزار abaqus نشان می دهد که تطابق قابل قبول میان نتایج حاصل از تست عملی و تحلیل المان محدود منطبق بر شرایط تست عملی (تحلیل المان محدود مستقل از دما)، برقرار می باشد. بنابراین روش المان محدود، به عنوان روش قابل اعتماد برای تعیین پارامترهای موثر در فرایند شکل دهی داغ فلز توسط گاز به کار برده می شود. با مقایسه نتایج تحلیل المان محدود مستقل از دما و وابسته به دما می توان نتیجه گرفت که با توجه به شکل مورد نیاز توزیع ضخامت، تناژ پرس در دسترس و ماکزیمم میزان شکل دهی، می توان شرایط وجود و یا عدم وجود گرادیان دمایی و انتقال حرارت مابین ورق و اجزای قالب را فراهم کرد و با کنترل اختلاف دما بین اجزای مذکور به هدف مورد نظر دست یافت.