مطالعه‌ی تجربی و المان محدود اثر توزیع نیرو بر پیش-شکل‌دهی الکترومغناطیسی قطعات ورقی مخروطی از جنس آلیاژ آلومینیوم

Abstract

در شکل‌دهی قطعات مخروطی به­روش سنبه و ماتریس سنتی، به دلیل به وجود آمدن تمرکز تنش در محل برخورد سنبه و قطعه‌کار، نازک‌شدگی و پارگی در ورق رخ می‌افتد. همچنین در جایی که تماسی بین سنبه و ورق وجود ندارد، احتمال زیادی در به­وجود آمدن چروکیدگی نیز وجود دارد. از این­رو، برای شکل‌دهی این دسته از قطعات، همواره روش‌های نو مورد بررسی قرارگرفته‌اند. شکل‌دهی الکترومغناطیسی (Electromagnetic Forming)، ازجمله روش‌های نسبتاً قدیمی شکل‌دهی سرعت-بالا است که در سال‌های اخیر توجه زیادی را به خود جلب کرده است. در پژوهش پیش رو، فرآیند شکل‌دهی پیش‌فرم قطعات مخروطی آلومینیومی به کمک نیروی الکترومغناطیسی به دو روش المان محدود و آزمون تجربی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. ابتدا شکل‌دهی تجربی توسط سیم‌پیچ حلزونی ساده موردبررسی قرار گرفت و پس از تأیید اعتبار شبیه‌سازی‌ها، تحلیل اثر چگالی نیرو در راستای شعاعی و محوری در نقاط مختلف ورق انجام شد. با استفاده از نتایج به‌دست‌آمده، سیم‌پیچ جدیدی طراحی و ساخته شد که توانایی توزیع مناسب نیرو در راستای شعاعی و محوری را دارد. کاهش توان مصرفی تا یک‌چهارم، افزایش مقدار نیروی شعاعی رو به داخل و ارتفاع پیش‌فرم مخروط شکل‌گرفته تا 2 برابر، به حداقل رساندن نیروی اصطکاک، کاهش نازک­شدگی مرکز قطعه‌کار به مقدار 3 درصد (ضمن افزایش ارتفاع 2 برابری) و ازبین‌رفتن چروک‌خوردگی در ناحیه فلنج ورق از مزایای استفاده از سیم‌پیچ جدید نسبت به سیم‌پیچ اولیه است.