مطالعه اثر هندسه ابزار بر استحکام کششی اتصال سرد و بهینه‌سازی ابزار به روش طراحی آزمایش متعامد

Abstract

اتصال سرد ورق فلزی، روشی مبتنی بر شکل‌دهی برای همبندی قطعات ورقی است. برای اطمینان از یک اتصال با استحکام کافی لازم است ابزار شکل‌دهی به صورت بهینه طراحی شود. این مقاله به مطالعه عددی و تجربی فرآیند اتصال سرد ورق‌های فولادی با ضخامت ناهمسان با قالب ثابت به منظور بهینه‌سازی پارامترهای هندسی ابزار اتصال سرد می‌پردازد. در این مطالعه با استفاده از روش طراحی آزمایش متعامد (OED) و تحلیل المان محدود در نرم‌افزار آباکوس، شعاع سنبه RP، عمق حفره قالب Pm، عرض شیار کف قالب Lm و زاویه کف سنبه PBA، به عنوان پارامترهای ورودی مهم طراحی ابزار برای رسیدن به بیشترین استحکام کششی F اتصال سرد، به عنوان متغیر هدف، بهینه‌سازی شد. ورق‌های بالایی و پایینی به کار رفته در این تحقیق به ترتیب، به ضخامت ۱/۵ و mm۲ از جنس فولاد گالوانیزه DX۵۱D است که براساس استاندارد EN۱۰۳۴۶/۰۰ توسط شرکت فولاد مبارکه تولید می‌شود. پس از اجرای رایانه‌ای آزمایش‌های طراحی شده با OED، مقادیر mm۲/۶=RP، mm۱/۴=Pm، mm۱/۲=Lm، °۱=PBA و N۲۳۱۹=F به عنوان مقادیر بهینه به دست آمد. پس از بهینه‌سازی هندسهٔ ابزار براساس نتایج آزمایش‌های المان‌محدود، طراحی و ساخت ابزار اتصال سرد انجام گرفت. ارزیابی و مقایسه نتایج شبیه‌سازی اتصال سرد برای طراحی ابزار بهینه، با نتایج تجربی به دست آمده برای هندسه اتصال و استحکام کششی آن انطباق بسیار نزدیکی را نشان داد.