در این پایان نامه منحنی حد شکل دهی(fld) آلیاژ آلومینیوم 5083 در حالت گرم به دست آمده و اثر تغییرات دما در نرخ کرنش ثابت و تغییرات نرخ کرنش در دمای ثابت بر منحنی حد شکل دهی، تغییر طول ماده قبل از شکست و مکانیزم شکست مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور از روش فرم دهی با دمش گاز بهره گرفته شده است و به کمک قالب های بیضی شکل با نسبت های قطری متفاوت، مسیرهای کرنش از حالت کشش دو محوری تا حالت کرنش صفحه ای ایجاد شده است. ابتدا با استفاده از تست بالج آزاد، روابط تحلیلی و نرم افزار اجزاء محدود abaqus 6.9، خواص ماده مورد نظر در دماهای 400، 450، 500 و 550°c به دست آمده و منحنی فشار مورد نیاز برای ایجاد نرخ کرنش ثابت در حین فرآیند شکل دهی تعیین گردیده است. سپس منحنی های حد شکل دهی در دماهای 450، 500 و 550°c و نرخ کرنش ثابتs^(-1) 0.008 به دست آمده و اثر تغییرات دما بر شکل پذیری ماده در نرخ کرنش ثابت بررسی شده است. در ادامه منحنی های حد شکل دهی در دمای ثابت 500°c و نرخ کرنش هایs^(-1) 0.008، 0.006 و 0.004 به دست آمده و اثر تغییرات نرخ کرنش بر شکل پذیری ماده در دمای ثابت بررسی شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که در نرخ کرنش ثابت افزایش دما تا 500°c سبب افزایش منحنی حد شکل دهی شده و افزایش بیشتر دما تا 550°c، سبب کاهش تدریجی منحنی حد شکل دهی می شود. همچنین تغییر دما در نرخ کرنش ثابت بر مکانیزم شکست نمونه های تحت آزمون تاثیرگذار است. بر اساس نتایج، در دمای ثابت کاهش نرخ کرنش نیز سبب افزایش تدریجی کرنش های حدی در تمامی مسیرهای کرنش می شود.

قطعات مخروطی در صنعت دارای کاربرد گسترده ای می باشند، به طوری که در صنایع هوا فضا و صنایع نظامی کاربرد روز افزونی دارند. این قطعات با روش های متنوعی تولید می شوند که هر یک از این روش ها دارای معایب خاص خود می باشند. فرآیند شکل دهی به روش دمش گاز یکی از روش های نوین است که در شکل دهی قطعات پیچیده مانند قطعات مخروطی استفاده می شود. در این پژوهش، شکل دهی ورق آلیاژ al5083 در قالب مخروط ناقص با فرآیند دمش گاز به صورت تجربی و شبیه سازی عددی مورد بررسی قرار گرفته است. در آزمایش تجربی، ابتدا ورق با قطر mm150 به وسیله ورق گیر در پیرامون مهار شده و تا درجه حرارت مورد نظر (c?400، c?450 و c?500) گرم می شود. سپس ورق به کمک فشار گاز به حفره قالب دمیده شده و شکل قالب را می گیرد. نرم افزار تجاری المان محدود abaqus/standard 6.8 جهت شبیه سازی مورد استفاده قرار گرفته است. هدف از این پژوهش، بررسی تاثیر پارامترهای هندسی از جمله زاویه، نسبت قطر دهانه به ارتفاع قالب و نیز اثر درجه حرارت فرآیند و فشار بر پرشدگی گوشه قالب و توزیع ضخامت قطعات تولید شده با استفاده از فرآیند شکل دهی به روش دمش گاز است. جهت تعیین تاثیر پارامترها، پرشدگی گوشه قالب و توزیع ضخامت قطعات در فشار متفاوت مطالعه شده است. معیار پرشدگی، شعاع انحنای گوشه ی بالایی قطعه می باشد که با کاهش شعاع مقدار پرشدگی افزایش می یابد. نتایج شبیه سازی و تجربی از تطابق خوبی برخوردار بوده اند. نتایج نشان می دهد با افزایش فشار شکل دهی، شعاع انحنای گوشه ی قطعه کاهش می یابد و قالب بیشتر پر می شود و نیز با افزایش درجه حرارت، فشار مورد نیاز برای شکل دهی کاهش می یابد. با کاهش زاویه مخروط در فشارهای بالاتر پرشدگی قالب بیشتر می شود و نیز با کاهش نسبت قطر بزرگ به ارتفاع مخروط (d/h)، شعاع انحنای گوشه ی قطعه کاهش یافته و پرشدگی قالب افزایش می یابد. مسیرهای فشار اعمالی به ورق هیچگونه تاثیری بر توزیع ضخامت قطعه ندارند و توزیع ضخامت به پروفیل قالب بستگی دارد. با افزایش زمان در فشار و دمای ثابت، شعاع انحنای گوشه ی قطعه کاهش یافته و پرشدگی قالب افزایش می یابد.

در این پایان نامه ساخت صفحات دو قطبی فلزی با الگوی پینی به روش تجربی و شبیه سازی اجزا محدود با استفاده از فرآیند شکل دهی با دمش گاز مورد بررسی قرار گرفته است. جنس صفحات مورد بررسی آلیاژ آلومینیوم 8111 به ضخامت 0.2 میلی متر انتخاب شد. ابتدا با استفاده از تست بالج آزاد و روابط تحلیلی خواص ماده مورد نظر در دمای °c 500 به دست آمده است. پارامترهای مورد بررسی شامل ارتفاع، قطر و شعاع لبه بیرونی پین، فشار و زمان شکل دهی می باشد. همچنین فاصله بین پین ها ثابت در نظر گرفته شد. تعدادی از پارامترهای فرآیند در آزمایشات تجربی مورد بررسی قرار گرفته و با نتایج حاصل از شبیه سازی به کمک نرم افزار اجزاء محدود abaqus 6.9 مقایسه شده است. در طی انجام آزمایشات، از مسیر فشار ثابت و یکنواخت استفاده شده است. سپس سایر پارامترها با استفاده از نرم افزار اجزاء محدود مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان می دهد که با اعمال فشار 40 بار در قالب های با نسبت عمق به قطر (33/0h/s=) ، میتوان به پرشدگی بیش از 90% دست یافت. اما با افزایش فشار تا 50 بار، نازک شدگی بیش از 50% اتفاق می افتد. با افزایش زمان اعمال فشار، میزان پرشدگی ورق در درون قالب افزایش می یابد. البته این پرشدگی در لحظات اولیه شروع فرآیند بیشترین مقدار خود را داراست که به دلیل عدم ظهور رفتار خزشی است. با گذشت 1000 ثانیه از شروع فرآیند در اکثر حالات، میزان پرشدگی تغییر چندانی نمی کند. در حالتی که نسبت عمق به عرض کانال (5/0=h/w) می باشد، ورق در حین شکل دهی به دلیل عدم برخورد به کف یا دیواره های قالب، فضای قابل توجهی از قالب را پر کرده و پروفیل پرشدگی قالب افزایش می یابد. با افزایش قطر پین، اصطکاک بین ورق و قالب افزایش می یابد. درنتیجه از جریان یافتن ورق به داخل قالب جلوگیری شده و پروفیل پرشدگی کاهش می یابد. همچنین اگر نسبت عرض کانال به قطر پین (w/s) بیش از 66/0 باشد شاهد نازک شدگی بیش از 50 % خواهیم بود. با افزایش ارتفاع پین از 8/0 به 1 میلی متر، چون نسبت کشش افزایش می یابد بنابراین در قالب با ارتفاع بزرگ تر، نازک شدگی بیشتری در ورق مشاهده می شود. در حالتی که نسبت شعاع به ضخامت اولیه ورق (1r/t0=) باشد، میزان نازک شدگی در اکثر حالات قابل قبول بوده اما در حالتی که این نسبت 5/0 باشد، نازک شدگی بیشتر از 50 % رخ داده و احتمال پاره شدن ورق وجود دارد. با بررسی شرایط مختلف، حالتی مطلوب از لحاظ شکل دهی بدست آمد. معیار انتخاب این حالت مطلوب، بیشترین مقدار پر شدگی و کمترین مقدار نازک شدگی ورق در حین شکل دهی بوده است.

در فرایند شکل دهی دمشی ابرمومسان ورق، از فشار گاز در دمای بالا برای انبساط ورق فلزی به درون حفره قالب و در نتیجه شکل دهی آن استفاده می شود. این فرایند به صورت کششی است، در نتیجه تغییرات زیادی در ضخامت قطعه رخ می دهد. یکی از روش های کنترل کاهش ضخامت، استفاده از پیش فرم در فرایند دمش دو مرحله ای است. مشکل عمده روش پیش فرم دهی چگونگی محاسبه شکل پیش فرم است. با وجود مقالات متعدد در رابطه با طراحی پیش فرم در سایر فرایند های شکل دهی، در مورد طراحی قالب پیش فرم برای شکل دهی ابرمومسان روشی ارایه نشده است. هدف از این پژوهش طراحی پیش فرم در فرایند شکل دهی ابرمومسان ورق جهت بهبود توزیع ضخامت است. برای این منظور از آزمایش های تجربی، روش های تحلیلی و شبیه سازی عددی استفاده شده است. برای این منظور در ابتدا یک مدل تحلیلی برای طراحی قالب پیش فرم قطعات مخروطی ارایه شده است. سپس بر اساس روش انالیز حساسیت یک روش برای طراحی قالب پیش فرم به کمک شبیه سازی در نرم افزار abaqusارایه شده است. در ادامه تاثیر پارامترهای مختلف قالب نهایی مخروطی شکل بر شکل قالب پیش فرم بررسی شده است. در انتها با توجه به نتایج بدست آمده، با کمک شبکه عصبی و الگوریتم ژنتیک، قالب پیش فرم بهینه سازی شده است. نتایج نشان می دهد که نتایج شبیه سازی و تجربی تطابق خوبی با هم دارند. مدل تحلیلی ارائه شده برای یافتن شکل تقریبی قالب پیش فرم قطعات مخروطی به خوبی عمل می کند. همچنین نتایج آنالیز حساسیت نشان می دهد که قالب پیش فرم برای قطعات مخروطی سه منطقه اصلی دارد: یک برآمدگی که ضخامت گوشه قطعه را کنترل می کند. حفرهای داخلی و خارجی که به ترتیب ضخامت کف و دیواره قطعه نهایی را کنترل می کنند. بررسی اثر پارامترهای هندسی قالب نهایی نشان می دهد که، تغییر زاویه و عمق قالب تاثیر زیادی بر شکل قالب پیش فرم دارد. ضریب اصطکاک بین قالب نهایی و ورق بر شکل قالب پیش فرم اثر کمی دارد. با افزایش قطر گرده اولیه مقدار کمینه ضخامت را می توان افزایش داد. نتایج بهینه سازی به کمک الگوریتم ژنتیک نشان می دهد که طراحی قالب پیش فرم یک مسئله با چند جواب است. با وجود چند جوابه بودن مسئله، حساسیت توزیع ضخامت نهایی به شکل قالب پیش فرم زیاد است. و تغییر کمی در قالب پیش فرم بر توزیع ضخامت اثر زیادی دارد. چند جوابه بودن مسئله باعث انعطاف پذیری بیشتر فرایند طراحی پیش فرم می شود.