بررسی روش لیزر فرمینگ برای ایجاد یقه بر روی ورق های تخت

در این پژوهش به بررسی مسئله شکل دهی لبه سوراخ در یک ورق تخت به کمک لیزر پرداخته شده است. شکل دهی با لیزر یکی از روشهای مطرح تولید است که کاربردهای مختلفی در صنایع اتومبیل سازی، کشتی سازی، هواپیما¬سازی ، میکرو الکترونیک و غیره دارد و برای تولید شکل مورد نیاز اتصال نازل ها به بدنه مخازن به کار می رود. شکل دهی با لیزر به علت زمان تولید کوتاه، هزینه کم و دقت قابل قبول در مقایسه با روشهای معمول تولید، مورد توجه قرار گرفته است. مهمترین دستاورد این پژوهش، ارائه روش ایجاد شکل یقه به کمک عیوب اولیه بارگذاری شده در فرآیند شکل دهی با لیزر می باشد. این عیوب به منظور جلوگیری از شکل ناخواسته کمانش زین اسبی، در حین جاروب مسیر مورد استفاده قرار گرفته تا ضعف پژوهش های مشابه را برطرف سازد. پس از بررسی مدل المان محدود و استخراج شرایط حاکم بر آن، نحوه شبکه بندی مدل بهینه سازی شد. سپس با کمک مدل المان محدود، مسیرهای جاروب لیزر بررسی شد و به کمک نتایج شبیه سازی و تست تجربی، فرم یقه به کمک لیزر ایجاد گردید. به منظور بهینه سازی پارامترهای شکل دهی، یک مدل تخمین زننده با زمان کم و دقت مناسب استخراج و ارزیابی گردید و در نهایت به منظور شکل دهی ورق به صورت منحنی مشخص، به کمک الگوریتم ژنتیک چند هدفی، بهترین مقدار پارامترهای شکل دهی (توان، سرعت، قطر اشعه، مسیر های بهینه و تعداد جاروب هر مسیر) برای بهینه سازی انرژی و خطا محاسبه شد. از دیگر دستاوردهای مهم این پژوهش، ایجاد مسیر تحقیقاتی برای ایجاد یقه کامل در قطعات دایره ای شکل است. با توجه به نتایج بدست آمده می توان ادعا نمود که فرم مورد نیاز برای اتصال نازل به بدنه به کمک شکل دهی با لیزر به تنهائی مناسب نمی باشد. زیرا به کمک لیزر تنها امکان ایجاد خمش در لبه ورق بوجود می آید ولیکن برای ایجاد فرم کامل ورق نیاز به فرآیند شکل دهی کشش عمیق و یا موارد مشابه آن می باشد. در واقع روش ارائه شده ایجاد کننده مسیری برای تحقیقات بیشتر در حوزه ایجاد یقه بدون نیاز به قالب می باشد. مکانیزم این روش به کمک تست های تجربی نیز مورد بررسی و تائید قرار گرفت. در روش ارائه شده با توجه به مشخصات ماده بین 2 تا 3 برابر ضخامت ورق امکان افزایش خیز لبه وجود دارد. با توجه به نتایج بهینه سازی شبکه بندی، مشخص شد که افزایش چگالی مش در راستای ضخامت و طول مسیر موجب افزایش دقت شبیه سازی می شود ولیکن افزایش چگالی مش در راستای عمود بر مسیر جاروب، موجب کاهش میزان دقت می گردد. همچنین مشخص شد که به منظور رسیدن به شکل مطلوب ایجاد یقه، جاروب های لیزر باید از شعاع های بزرگتر به سمت شعاع های کوچکتر حرکت نماید و حداکثر شعاع موثر جاروب دو برابر قطر سوراخ بدست آمده باشد. نتایج این قسمت به کمک تست های تجربی اعتبار سنجی شد. همچنین مشخص شد بمنظور دستیابی به یک شبیه سازی دقیق در مسیر دایره ای در فرآیند شکل دهی با لیزر، چگالی مش بهینه المان ها در امتداد طول مسیر لیزری 6/1 ( تعداد المان بر نسبت اندازه) ، چگالی بهینه المان ها در جهت عرض 8/0 (تعداد المان بر نسبت اندازه) و چگالی بهینه در امتداد ضخامت 2/3 ( تعداد المان بر نسبت اندازه ) بدست آمده است. میزان خطای حاصل از این بهینه سازی با نتایج تجربی در مدل المان محدود در حدود 8% و در مدل انفیس در حدود 7/5% می باشد. از دیگر نتایج بدست آمده در بحث کاربرد پژوهش، ارائه مقادیر مختلف بهینه پارامترها در شرایط مختلف جهت بدست آوردن خیز مورد نیاز می باشد. در واقع به صورت قانون کلی می توان ادعا کرد که هر تغییری که منجر به افزایش میزان جذب انرژی شود، موجب افزایش نسبی شاخص کیفیت (خیز لبه داخل) می شود و بالعکس.