شبیه سازی اجزای محدود و مطالعه تجربی بر روی شکل دهی فنجان های نیم کروی با استفاده از فرآیند هیدروفرمینگ

هیدروفرمینگ ورق یکی از فرآیندهای جدیدی است که در آن از سیال پر فشار به عنوان واسطه شکل دهی استفاده می گردد. در مقایسه با فرآیندهای شکل دهی سنتی، هیدروفرمینگ ورق از مزایای زیادی همچون بهبود شکل پذیری (نسبت کشش بالا)، کیفیت سطحی بهتر، دقت ابعادی بالا و قابلیت شکل دهی قطعات پیچیده برخوردار است. در این پژوهش، شکل دهی قطعات نیم کروی با بدنه استوانه ای در فرآیند کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار شعاعی به صورت تجربی و شبیه سازی اجزای محدود مورد مطالعه قرار گرفته است. نرم افزار اجزای محدود abaqus برای شبیه سازی فرآیند شکل دهی مورد استفاده قرار گرفت. برای انجام مطالعات تجربی گرده هایی به قطر mm 80 از ورق هایی با جنس های مس خالص و آلیاژ آلومینیومی al6063 در دو حالت عملیلت حرارتی al6063-t4 و al6063-o آماده سازی گردیده و بدین ترتیب شکل دهی قطعات نیم کروی- استوانه ای از جنس های مختلف و تحت اعمال مسیرهای فشار مختلف مورد آزمایش قرار گرفت. مشاهده شد که مسیر فشار اعمالی تاثیر بالایی در شکل دهی یک قطعه سالم دارد، بطوریکه با اعمال مسیرهای فشار با فشار بیشینه پایین، عیوب پارگی و چروکیدگی در نمونه های شکل داده شده مشاهده گردید. شکل دهی قطعات سالم و با دقت ابعادی مناسب با استفاده از مسیرهای فشار با فشار نهایی بالاتر امکان پذیر می باشد. نتایج شبیه سازی ها و آزمایشات تجربی نشان دادند که افزایش فشار نهایی تا یک مقدار مشخصی منجر به بهبود و یکنواخت شدن توزیع ضخامت قطعات شکل داده شده می گردد. اعمال فشار بالاتر از یک مقدار مشخص، تاثیری در بهبود ضخامت نداشته و حتی می تواند باعث تشدید کاهش ضخامت نمونه های شکل داده شده گردد. نتایج بدست آمده از شبیه سازی اجزای محدود نشان داد که اعمال فشار پیش بشکه ای تاثیر چندانی در بهبود توزیع ضخامت قطعات نیم کروی- استوانه ای ندارد. مطابقت قابل قبولی مابین نتایج شبیه سازی با نتایج تجربی وجود داشته است. بنابراین شبیه سازی اجزای محدود می تواند به عنوان یک روش مناسب برای تحلیل این فرآیند مورد استفاده قرار گیرد.