بررسی عددی جابجایی خط جوش در شکل‌دهی ورق‌های ترکیبی فولادی به روش بالشتک لاستیکی

دیلمی عضدی, حامد; حسنی, علیرضا; مزدک, سیامک; زین‌العابدین بیگی, علی; شرکت قناد, احسان

doi:10.48301/kssa.2022.341267.2096

بررسی عددی جابجایی خط جوش در شکل‌دهی ورق‌های ترکیبی فولادی به روش بالشتک لاستیکی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی (کاربردی)

نویسندگان

حامد دیلمی عضدی ¹

علیرضا حسنی ²

سیامک مزدک ³

علی زین‌العابدین بیگی ⁴

احسان شرکت قناد ⁵

¹ دانشیار، گروه ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک، اراک، ایران.

² کارشناسی ارشد، گروه ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک، اراک، ایران.

³ استادیار، گروه ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تفرش، تفرش، ایران.

⁴ دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران.

⁵ دکتری، گروه مهندسی مکانیک و اتوماسیون، دانشگاه هوا فضا پکن (بیهانگ)، پکن، چین.

10.48301/kssa.2022.341267.2096

چکیده

ورق‌های ترکیبی جوشکاری شده با هدف کاهش وزن در صنایع خودرو و هوا فضا به‌طور فزایندهای مورد استفاده قرار می‌گیرند. مطالعه‌ی فرایندهای شکلدهی این ورق‌ها، بررسی شکل‌پذیری آنها، همچنین کنترل عواملی از قبیل جابجایی خط جوش در حین شکل‌دهی می‌تواند به توسعه‌ی کاربرد آنها کمک نماید. فرایند شکل‌دهی ورق به کمک بالشتک لاستیکی از فرایندهای شکل‌دهی با انعطاف‌پذیر است که ورق در اثر اعمال فشار یک سنبه صلب و با کمک یک بلوک لاستیکی دچار تغییر شکل می‌شود. در این مقاله فرایند شکل‌دهی ورق ترکیبی با جنس یکسان و تفاوت ضخامت در دو بخش جوش شده، به کمک بالشتک لاستیکی بر مبنای روش اجزای محدود و با استفاده از نرم‌افزار ABAQUS شبیه‌سازی شده است. به کمک روش طراحی آزمایش اثر عوامل مختلف از جمله اصطکاک، ضخامت ورق‌های تشکیل‌دهنده لوح ترکیبی و نیروی ورق‌گیر اعمالی به دو بخش ورق ترکیبی بر حداکثر میزان جابجایی خط جوش مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد افزایش ضخامت بخش‌های تشکیل‌دهنده ورق ترکیبی، افزایش نیروی ورق‌گیر اعمالی به هر یک از بخش‌ها و کاهش اصطکاک بین ورق و سنبه باعث کاهش حداکثر مقدار جابجایی خط جوش می‌شود. همچنین افزایش نسبت ضخامت در ورق ترکیبی، به افزایش حداکثر جابجایی خط جوش منجر می‌شود. افزایش همزمان ضخامت هر بخش و نیروی ورق‌گیر وارد بر آن بخش و یا بخش مقابل باعث کاهش حداکثر مقدار جابجایی خط جوش می‌شود.

کلیدواژه‌ها

شکل دادن فلزات

ورق ترکیبی جوشکاری شده

شکل‌دهی به کمک بالشتک لاستیکی

جابجایی خط جوش

روش اجزای محدود

20.1001.1.23829796.1401.19.1.7.3

موضوعات

ساخت و تولید

عنوان مقاله English

Numerical Study on Weld Line Displacement in Rubber Pad Forming of Tailor Welded Blanks

نویسندگان English

Hamed Deilami Azodi ¹

Alireza Hassani ²

Siamak Mazdak ³

Ali Zeinolabedin Beygi ⁴

Ehsan Sherkatghanad ⁵

¹ Associate Professor, Department of Mechanical Engineering, Arak University of Technology, Arak, Iran.

² M.Sc, Department of Mechanical Engineering, Arak University of Technology, Arak, Iran.

³ Assistant Professor, Department of Mechanical Engineering, Tafresh University, Tafresh, Iran.

⁴ M.Sc Student, Department of Mechanical Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran.

⁵ Ph.D, School of Mechanical Engineering and Automation, Beihang University, Beijing, China.

چکیده English

Tailor welded blanks (TWBs) are increasingly used in the automotive and aerospace industries with the aim of reducing weight. Studying the forming processes of these sheets, examining their formability, as well as controlling factors such as the displacement of the weld line during forming can help to develop their application. The rubber pad forming process is a flexible forming process in which the sheet is deformed due to the pressure of a rigid punch with the help of a rubber cushion. In this paper, the rubber pad forming of tailor welded blank consisting of two welded sections with the same material but different thicknesses were simulated based on the finite element method and using ABAQUS software. The effects of various factors such as friction, thicknesses of the sheets that compose the TWB and the force applied to each section on the maximum displacement of the weld line were investigated through the use of a design of an experimental method. The results illustrated that increasing the thicknesses of the sheets that compose TWB, increasing the blank holding forces applied to each section, and reducing the friction between the TWB and the punch reduce the maximum amount of weld line displacement. In addition, increasing the thickness ratio of tailor welded blank led to an increase in the maximum weld line displacement. The simultaneous increase in the thickness of each section and the blank holding force applied to that section or the opposite section reduced the maximum amount of weld line displacement.

کلیدواژه‌ها English

Metal Forming

Tailor Welded Blank

Rubber Pad Forming

Weld Line Displacement

Finite Element Method

[1] Ahmetoglu, M. A., Brouwers, D., Shulkin, L., Taupin, L., Kinzel, G. L., & Altan, T. (1995). Deep drawing of round cups from tailor-welded blanks. Journal of Materials Processing Technology, 53(3-4), 684-694. https://doi.org/10.1016/0924-0136(94)01767-U

[2] Kinsey, B., Liu, Z., & Cao, J. (2000). A novel forming technology for tailor-welded blanks. Journal of Materials Processing Technology, 99(1-3), 145-153. https://doi. org/10.1016/S0924-0136(99)00412-4

[3] Chan, S. M., Chan, L. C., & Lee, T. C. (2003). Tailor-welded blanks of different thickness ratios effects on forming limit diagrams. Journal of Materials Processing Technology, 132(1-3), 95-101. https://doi.org/10.1016/S0924-0136(02)00407-7

[4] Jiang, H. M., Li, S. H., Wu, H., & Chen, X. P. (2004). Numerical simulation and experimental verification in the use of tailor-welded blanks in the multi-stage stamping process. Journal of Materials Processing Technology, 151(1-3), 316-320. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2004.04.294

[5] Masoumi, A., Abri Nia, K., & Taebi, M. (2005). Simulation and analysis of TWB deep drawing. University College of Engineering, 39(1), 73-82. https://journals.ut.ac.ir/ article_10120_0.html

[6] Sepasi, M. (2007). Experimental investigation of forming limit diagram (FLD) of tailor welded blank (TWB) [Master, Tehran]. Iran. https://www.virascience.com/thesis/4 72702/

[7] Chen, W., Lin, G. S., & Hu, S. J. (2008). A comparison study on the effectiveness of stepped binder and weld line clamping pins on formability improvement for tailor-welded blanks. Journal of Materials Processing Technology, 207(1-3), 204-210. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2007.12.100

[8] Padmanabhan, R., Oliveira, M. C., & Menezes, L. F. (2008). Deep drawing of aluminium–steel tailor-welded blanks. Materials & Design, 29(1), 154-160. https://doi.org/10.1016 /j.matdes.2006.11.007

[9] Narimani, R., Sedighi, M., Shahrjerdi, E., & Deilami Azodi, H. (2009, March 3). Experimental and numerical investigation of the pressing force and displacement of Taylor welding blank welding line in the mandrel and matrix forming method compared to the rubber cushion forming method. 9th Iranian Conference on Manufacturing Engineering, Birjand, Iran. https://civilica.com/doc/79725/

[10] Panda, S. K., & Ravi Kumar, D. (2010). Experimental and numerical studies on the forming behavior of tailor welded steel sheets in biaxial stretch forming. Materials & Design, 31(3), 1365-1383. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2009.08.046

[11] Korouyeh, R. S., Moslemi Naeini, H., Liaghat, G. H., & Kasaei, M. M. (2012). Investigation of weld line movement in tailor welded blank forming. Advanced Materials Research, 445, 39-44. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.445.39

[12] Korouyeh, R. S., Naeini, H. M., Torkamany, M., & Sabaghzadee, J. (2012). Effect of laser welding parameters on forming behavior of tailor welded blanks. Advanced Materials Research, 445, 406-411. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.445.406

[13] Aminzadeh, A., Safari, A., & Parvizi, A. (2019). Experimental Study of Weld Line Displacement and Drawing Depth in TWBs Steel Sheets Manufactured by Laser and Friction Stir Welding. Modares Mechanical Engineering, 19(9), 2183-2192. http://mme.modares.ac.ir/article-15-27924-en.html http://mme.modares.ac.ir/articl e-15-27924-en.pdf

[14] Golmakani, H. (2015). Numerical and experimental of effective parameters in deep drawing process for square sections with rubber components [Master, Tafresh]. Iran. http://faculty.tafreshu.ac.ir/mazdak/fa/facultyThesis/158/

[15] Irthiea, I., Green, G., Hashim, S., & Kriama, A. (2014). Experimental and numerical investigation on micro deep drawing process of stainless steel 304 foil using flexible tools. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 76, 21-33. https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2013.09.006