بررسی اثر نرخ کرنش بر منحنی حد شکل‌دهی دولایه آلومینیوم- مس

استفاده از ورق‌های دولایه به‌منظور بهبود خواص مکانیکی نظیر شکل‌پذیری، استحکام و بهبود خواص شیمیایی نظیر مقاومت در برابر خوردگی، باعث افزایش روزافزون این نوع مواد در صنعت شده است. در این پژوهش شکل‌پذیری ورق دولایه آلومینیوم مس در نرخ کرنش بالا به‌کمک روش شکل‌دهی الکترومغناطیس بررسی می‌شود. شبیه‌سازی شکل‌دهی الکترومغناطیس ورق دولایه در نرخ کرنش بالا به‌کمک نرم‌افزار ماکسول و آباکوس انجام شد. با ساخت سیم‌پیچ و قالب و استفاده از ورق با هندسه‌های متفاوت و شبکه‌بندی ورق، نمودار حد شکل‌دهی در حالت تجربی نیز استخراج شد. نتایج شبیه‌سازی نشان داد که فشار الکترومغناطیس وارد بر ورق در چینش ca 19% از چینش ac بزرگ‌تر است. با استفاده از معیار مشتق دوم کرنش، نمودار حد شکل‌دهی ورق دولایه آلومینیوم مس استخراج شد. سطح نمودار حد شکل‌دهی ورق دولایه آلومینیوم مس با ضخامت اولیه 5/0میلی‌متر در چینش ac نسبت به ca حدود 30% بالاتر است. دلیل این بهبود این است که در چینش ac ورق با شکل‌پذیری بیشتر (مس) در لایه خارجی است و در مقابل تنش کششی وارده، مقاومت بیشتری در برابر گلویی‌شدن دارد. لایه بیرونی با شکل‌پذیری بهتر می‌تواند باعث بهبود شکل‌پذیری ورق دولایه شود. سطح نمودار حد شکل‌دهی ورق دولایه آلومینیوم مس در نرخ کرنش بالا نسبت به حالت استاتیک در سمت راست حدود 120 و در سمت چپ حدود 50٪ بهبود داشته است. نتایج تجربی برای نمودار حد شکل‌دهی با نتایج شبیه‌سازی حدود 6% اختلاف دارد.

Effect of Strain Rate Investigation on Forming Limit Diagram of Al-Cu Two-Layer Sheet

The use of twolayer sheets to improve mechanical properties such as ductility and strength and to improve chemical properties such as corrosion resistance has led to an increasing number of such materials in the industry. In this study, the formability of aluminumcopper twolayer sheets at a high strain rates is investigated by electromagnetic forming method. The simulation of electromagnetic forming of the twolayer sheet was performed at high strain rate using Maxwell and Abaqus software. By making coil and die and using sheets with different geometries and grids on the sheets, the forming limit diagrams (FLD) was also extracted experimentally. The simulation results showed that the electromagnetic pressure applied on the sheet in CA layup was 19% higher than in AC layup. Using the second derivative of strain criterion, the FLD of aluminumcopper twolayer sheet was derived. The FLD of aluminumcopper twolayer sheet with an initial thickness of 0.5mm is 30% higher in the AC layup than in CA layup. The reason for this improvement is that in the AC layup the sheet with more ductility (copper) is in the outer layer and has greater resistance to tensile stress and necking. The outer layer with better ductility can improve the ductility of the twolayer sheet. The FLD of aluminumcopper twolayer sheets has improved 120% in righthand side and 55% in lefthand side at high strain rates compared to static conditions. There is about a 6% differences between the simulation and experimental results for forming limit diagram.