مطالعه تجربی و عددی پارامترهای موثر بر فرآیند شکل‌دهی نموی تک‌نقطه‌ای ورق سوراخ‌دار دولایه آلومینیوم- مس

در سال‌های اخیر، کاربردهای صنعتی ورق‌های کامپوزیتی به‌دلیل خواص فوق‌العاده متفاوت مانند استحکام بالا، چگالی کم و مقاومت به خوردگی خوب در مقایسه با ورق‌های تک‌لایه به‌طور فزاینده‌ای گسترش یافته است. به همین دلیل در این مقاله فلنج‌کاری ورق سوراخ‌دار کامپوزیتی بررسی شده است. در پژوهش حاضر، پارامترهای موثر بر شکل‌دهی ورق سوراخ‌دار دولایه جوش انفجاری آلومینیوم مس مورد بررسی تجربی و عددی قرار گرفته‌اند. همچنین به‌منظور اعتبارسنجی شبیه‌سازی عددی فرآیند شکل‌دهی از نتایج تجربی کمک گرفته شده است. در ابتدا به‌منظور درک ماهیت یقه‌دهی ورق سوراخ‌دار، تاثیر قطر سوراخ و ترتیب چینش لایه‌ها بر دقت ابعادی، توزیع ضخامت و نیرو مورد بررسی قرار گرفتند و سپس تاثیر فلنج‌کاری و یقه‌دهی با استفاده از دو روش با هم مقایسه شدند. نتایج حاصل نشان می‌دهند که با کاهش قطر سوراخ اولیه ورق، نیرو بیشینه عمودی متوسط به میزان 9% افزایش می‌یابد و همچنین کمینه ضخامت کاهش و موقعیتش به سمت مرکز ورق متمایل می‌شود. چینش آلومینیوم مس نیز به‌دلیل خاصیت محافظتی لایه مس در حالت کششی، 7% کاهش نیروی متوسط و 4% افزایش کمینه ضخامت، نسبت به مس آلومینیوم را تجربه می‌کند. همچنین روش چندمرحله‌ای به‌دلیل جریان مواد بهتر نسبت به روش تک‌مرحله‌ای افزایش 6درصدی کمینه ضخامت را ایجاد می‌کند.

Experimental and Numerical Study of the Affecting Parameters on Single Point Incremental Forming Process of Perforated Aluminum-Copper Bimetal Sheet

In recent years, industrial applications of composite sheets have been increasingly expanded due to their extremely different properties such as high strength, low density, and good corrosion resistance compared to single layer sheets. For this reason, in the current study, it is investigated the flanging of composite metal sheets. Also, the behavior of an aluminumcopper sheet, cladded using explosive welding, during incremental forming of a circular collar have been experimentally and numerically studied. In addition, the experimental results are used to validate the numerical simulation of the forming process. At first, in order to understand collar forming of the perforated sheet, the effect of hole diameter, forming direction or layer arrangement on dimensional accuracy, thickness distribution and forming force were investigated and then, the effect of hole flanging and collar forming were compared using two strategies. The results show that by decreasing the initial hole diameter of sheet, the average vertical maximum force increases by 9%, the minimum thickness decreases and its location shifts toward the center of sheet. Aluminumcopper arrangement also experiences a 7% reduction in average force and a 4% increase in minimum thickness due to the protective property of copper layer in tensile state compares to copperaluminum. Besides, the multistep method leads to a 6% minimum thickness increase due to better material flow compared to singlestep method.