مطالعه تجربی و عددی عیوب برگشت فنری و پارگی در خمکاری ورق های دو لایه مس- آلومینیوم

برگشت فنری و پارگی در شعاع بیرونی خم از مشکلات رایج در فرآیندهای شکل دهی به حساب می آید. برگشت فنری در مرحله بار برداری و آزاد شدن بخشی از کرنش های الاستیک اتفاق می افتد. پاره شدن نیز به دلیل کرنش های کشی بیش از مقدار کرنش های تحمل ماده و در شعاع های خم کوچک رخ می دهد. در این مقاله، برگشت فنری و پارگی ورق های دو لایه مس- آلومینیوم، در خمکاری L- شکل، به صورت تجربی و عددی مورد مطالعه قرار گرفته است. تأثیر پارامترهای شعاع ماتریس، ضخامت ورق، نسبت ضخامتی دو لایه مس و آلومینیوم و ترتیب قرار گیری آنها نسبت به یکدیگر بر برگشت فنری و پارگی ورق دو لایه بررسی شده است. ورق های دو لایه مس- آلومینیوم براساس طراحی آزمایش صورت گرفته، ساخته شده و مورد خمکاری قرار گرفتند. سپس شبیه سازی عددی فرایند خمکاری منطبق با آزمایش های تجربی انجام شدند. این شبیه سازی ها به صورت سه بعدی و توسط نرم افزار المان محدود آباکوس اجرا شدند. در مدل عددی، برای تعریف رفتار ماده از مدل الاستیک- پلاستیک با رابطه کار سختی توانی (هولمن) استفاده شد. همچنین، برای بررسی پارگی ورق در شعاع بیرونی، مدل آسیب گورسون- تورگارد- نیدلمن (GTN) بکار گرفته شد. خروجی مدل GTN، حجم نسبی حفره ها در شعاع بیرونی خم می باشد، که تعیین کننده میزان آسیب در این ناحیه است. پارامترهای کدل آسیب GTN با انجام شبیه سازی های عددی آزمایش کشش تک محوری و مقایسه نتایج آنها با نتایج تجربی آزمایش کشش بدست آمدند. مقایسه نتایج تجربی و عددی نشان می دهند که انطباق بسیار خوبی بین آنها وجود دارد. نتایج نشان می دهند که، با افزایش شعاع ماتریس، کاهش ضخامت ورق و قرار گرفتن آلومینیوم در لایه بالایی ورق دو لایه، مقدار برگشت فنری افزایش پیدا می کند. همچنین، تحت شرایط ذکر شده، مقدار حجم نسبی حفره ها در شعاع بیرونی خم و به عبارت دیگر، احتمال پارگی در این ناحیه کاهش پیدا می کند.

کلیدواژه ها:

خمکاری ، برگشت فنری ، ورق دو لایه فلزی ، مدل آسیب گورسون- تورگارد- نیدلمن ، GTN ، پارگی