کمینه ‌سازی نیروی لازم شکل ‌دهی در فرایند هیدروفرمینگ ورق با استفاده از طرح عاملی کسری

شکل‌ دهی مطلوب قطعات فلزی با استفاده از حداقل نیروی لازم، همواره مورد توجه پژوهش‌گران بوده است. در این مقاله، پارامترهای موثر در فرایند کشش عمیق هیدرودینامیکی با فشار شعاعی به‌ منظور تولید قطعات استوانه‌ای با پیشانی تخت با حداقل نیروی لازم شکل‌دهی مورد بررسی قرار گرفته است. در ابتدا با استفاده از روش طراحی آزمایش عاملی کسری، آزمایش‌های مورد نیاز طراحی شدند. در این طراحی، فشار بیشینه سیال، سرعت سنبه، شعاع گوشه سنبه، ضریب اصطکاک بین ورق با سنبه، ضریب اصطکاک بین ورق با قالب و شعاع گوشه ماتریس به‌عنوان متغیرهای ورودی در نظر گرفته شدند. آزمایش‌های طراحی‌شده به کمک مدل اجزای محدود صحت‌سنجی شده اجرا شده و بیشینه نیروی سنبه برای هر آزمایش استخراج گردید. در پایان، با انجام تحلیل واریانس، اثرات اصلی و متقابل پارامترها بر روی تابع بیشینه نیروی سنبه مشخص گردید. با بررسی نتایج، مشخص شد که فشار بیشینه سیال و شعاع گوشه سنبه بیشترین تاثیر را بر روی بیشینه نیروی سنبه دارند. کاهش فشار بیشینه سیال از 39 تا 15 مگاپاسکال، منجر به کاهش بیشینه نیروی سنبه به میزان 55% می‌شود. همچنین، کاهش شعاع گوشه سنبه از 10 تا 2 میلی‌متر، منجر به کاهش بیشینه نیروی سنبه به میزان 55% می‌شود.

minimizing the required forming force in the sheet hydroforming process using a fractional factorial design

the optimal forming of the metallic parts with the lowest required forming force has always been the focus of researchers. in this paper, effective parameters in hydrodynamic deep drawing assisted by radial pressure of cylindrical cups with a flat head with minimum required forming force have been investigated. at first, the necessary experiments were designed using the fractional factorial design of experiment. in this design, maximum fluid pressure, punch velocity, punch nose radius, friction coefficient between punch and sheet, friction coefficient between die and sheet, and die entrance radius were considered input variables. an experimentally validated finite element model was used for performing the designed experiments and extracting the maximum punch force for each experiment. finally, by using analysis of variance, the main and the interaction effects of the parameters on the maximum punch force were determined. results showed that the maximum fluid pressure and punch nose radius have the highest influence on the maximum punch force. decreasing the maximum fluid pressure from 39 to 15 mpa, leads to a decrease of 55% in the maximum punch force. also, by reducing the punch nose radius from 10 to 2 mm, the maximum punch force decreases by 55%.