تحلیل عددی فرایند کشش عمیق داغ ورق ضخیم فولادی بدون استفاده از ورق‌گیر با قالب‌های تراتریکس و شبه‌تراتریکس

فرایند کشش عمیق فرایندی است که معمولاً به صورت سرد انجام می‏شود، اما مواردی از کاربرد این فرایند در شرایط گرم به منظور کاهش نیروی شکل‌دهی نیز به چشم می‏خورد. استفاده از ورق‌گیر در فرایند شکل‌دهی منجر به افزایش نیروی شکل‌دهی شده و تغییرات ضخامت ورق را به ویژه در حالت گرم به دلیل افزایش اصطکاک به همراه دارد. از سوی دیگر، حذف ورق‏گیر نیز به دلیل بروز تنش‏های محیطی می‌تواند موجب چین‏خوردگی ورق شده و با افزایش عمق کشش این مشکل تشدید می‌گردد. در این پژوهش، تحلیل المان محدود برای شکل‏دهی کلاهک نیم‌کروی از ورق فولادی استحکام بالا در فرایند کشش عمیق داغ بدون استفاده از ورق‌گیر مورد مطالعه قرار می‌گیرد. شبیه‌سازی‌ها برای دو نوع قالب تراتریکس و تراتریکس تقریبی و ورق با ضخامت‌ها و قطرهای متفاوت انجام گرفته و نتایج آن با یک‌دیگر مقایسه می‌گردد. نتایج تحلیل‏ها نشان می‏دهد با افزایش ضخامت و قطر ورق، نیروی موردنیاز سنبه برای شکل‌دهی افزایش می‌یابد. به طور کلی، در قالب تراتریکس به نیروی شکل‌دهی کمتری نیاز است و در عین‌حال تغییرات ضخامت کمتری به همراه دارد. هم‌چنین، شکل‌دهی نیم‏کره‏های بدون دنباله‌ی استوانه‏ای در ضخامت‏های بالاتر از یک سانتی‌متر سالم و عاری از چین‏خوردگی خواهد بود.

numerical analysis of hot deep drawing process of thick steel sheet without using blank holder with tractrix and pseudo tractrix dies

deep drawing is a process that is usually performed in cold conditions, but there are also cases of using this process in hot conditions to reduce the forming force. the use of a blank holder in the forming process leads to an increase in the forming force and changes the thickness of the sheet, especially in the hot state, due to the increase in friction. on the other hand, omition of blank holder will cause wrinkling of the sheet due to development of periferal stresses, and this problem is aggravated by increasing the depth of drawing. in this research, the finite element analysis for forming a hemispherical head from a high strength steel sheet in the hot deep drawing process without using a blank holder is studied. simulations are done for two types of tractrix and pseudo tractrix dies and for sheets with different thicknesses and diameters, and the results are compared with each other. the results of the analyzes show that with the increase in the thickness and diameter of the sheet, the force required by the mandrel for forming increases. in general, less forming force is required in the tractrix die and at the same time it brings less thickness changes. furthermore, the formation of hemispherical objects lacking cylindrical tiles in thicknesses higher than one centimeter will be healthy and free of wrinkles.