مطالعه ی عددی و تجربی فرایند پین فرمینگ ورق های فلزی با پیش کرنش الاستیک

ساچمه زنی یک عملیات سطحی معمول، جهت بهبود عمر خستگی قطعات فلزی مختلف است. این فرایند باعث ایجاد تنش پسماند فشاری نزدیک سطح قطعه شده که در جلوگیری از شروع ترک های سطحی و مقاومت در مقابل خوردگی تنشی بسیار مفید است. پین فرمینگ روشی است که از فرایند ساچمه زنی مشتق شده و کاربرد عمده ی آن در صنایع هوایی جهت تولید قطعات نازک بزرگ با انحناهای ملایم از جمله پنل ها و پوسته ی بال هواپیماها می باشد. این فرایند به دو دسته ی پین فرمینگ بدون پیش کرنش الاستیک (پین فرمینگ متداول) و پین فرمینگ با پیش کرنش الاستیک (استرس پین فرمینگ) قابل تقسیم است. در این پایان نامه، به مطالعه ی عددی و تجربی فرایندهای ساچمه زنی و پین فرمینگ با و بدون پیش کرنش الاستیک ورق های فلزی پرداخته شد. جهت انجام آزمایش های تجربی از ساچمه های فولادی با قطرهای 0.4mm و0.6mm و نوارهایی از جنس آلیاژهای آلومینیم al7075-t6و al6061-t6 استفاده شد. برای اعمال پیش کرنش الاستیک، قیدهایی با چهار شعاع پیش خمش متفاوت ?، mm 500، mm 375 و mm 250طراحی و ساخته شد. در بخش عددی با به کار بردن پارامترهای مشابه با آزمایش ها، ابتدا با استفاده از یک مدل سه بعدی با توزیع تصادفی ساچمه، به شبیه سازی فرایند ساچمه زنی پرداخته شد و در ادامه با استفاده از این مدل و در سه مرحله ، فرایندهای پین فرمینگ و استرس پین فرمینگ شبیه سازی شد. در مرحله ی اول، در یک تحلیل المان محدود ضمنی در نرم افزار آباکوس، ممان پیش خمش جهت ایجاد پیش کرنش الاستیک، به بلوکی آلومینیمی اعمال گردید. سپس در تحلیلی صریح، ضربات ساچمه ها روی بلوک آلومینیمی دارای پیش کرنش الاستیک، شبیه سازی و توزیع تنش ها درون بلوک به دست آمد. سرانجام در تحلیل ضمنی دیگر، با اعمال نیروهای کششی عکس العمل و ممان های خمشی عکس-العمل که از مرحله ی قبل به دست آمد، شکل دهی ورق آلومینیمی شبیه سازی شد. نتایج حاصل از شبیه سازی عددی و تجربی مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد به ازای پارامترهای پینینگ یکسان، استرس پین فرمینگ در مقایسه با پین فرمینگ متداول انحنای بزرگتری در ورق ایجاد می-کند. همچنین با افزایش ممان پیش خمش (کاهش شعاع پیش خمش)، انحنای ایجاد شده در ورق در جهت اعمال پیش خمش افزایش می یابد.