دیدگاه مهندسی: تجزیه و تحلیل مهار مهره های کششی برای طرح های هیبریدی تک مهره/دو مهره

در مهر زنی ورق فلزی، مهره های کششی یک عنصر کلیدی در کنترل جریان ورودی ورق فلز برای تشکیل پانل های بزرگ هستند. بیشتر مطالعات بر روی طراحی تک مهره ای متمرکز شده اند که اتصال محدودی را فراهم می کند.فقط چند مطالعه چندین مهره کششی یا هندسه های دیگر را پوشش داده اند. "طراحی محدودیت های مهره جوش در عملیات ترسیم ورق فلز"، مقاله ای در مورد طراحی تک مهره منتشر شده در نوامبر/دسامبر 2020، توضیح می دهد که اتصال را می توان به برخی افزایش داد. با افزایش عمق نفوذ مهره نر و تیزتر کردن شعاع مهره.
شعاع تندتر تغییر شکل ورق فلز را در حالی که در هر مرحله خم یا صاف می شود، افزایش می دهد، در حالی که از طریق مهره کششی جریان می یابد. چرخه بدون خمش با استفاده از شعاع های بزرگتر مهره جوش می تواند به جلوگیری از ترک خوردگی ورق فلز کمک کند.
هدف از این مطالعه معرفی یک طرح ترکیبی تک مهره/دو مهره و تحلیل عملکرد این پیکربندی از نظر نیروی اتصال قابل دستیابی آن بود. این منجر به نیروی اتصال بالاتر برای همان نفوذ مهره یا توانایی کاهش نفوذ مهره برای به حداقل رساندن تغییر شکل ورق می شود.
نمونه‌های آلومینیومی AA6014-T4 برای تعیین اینکه چگونه نفوذ مهره مرکزی و شکاف بین چسب بر نیروی اتصال تأثیر می‌گذارد، آزمایش شدند. نمونه‌ها و درج‌های ورق را با 61AUS Grinding Oil تمیز و روغن کاری کنید. درج‌های دانه‌کشی از فولاد ابزار D2 ماشین‌کاری شده و به HRC 62 عملیات حرارتی می‌شوند.
شکل 2 اجزای مهره دوبل قابل تنظیم مورد استفاده در این مطالعه را نشان می دهد. در مطالعه مورد بحث در مقاله قبلی از همان شبیه ساز مهره کششی و سیستم سیلندر هیدرولیکی استفاده شد که طراحی سیستم را با جزئیات بیشتری ارائه می دهد. کل مجموعه شبیه ساز مهره کشی نصب شده است. روی یک میز فولادی در چارچوب دستگاه تست کشش Instron، و درج‌های دو مهره قابل تنظیم در شبیه‌ساز مهره‌های کششی نصب شده‌اند.
در طول آزمایش، یک نیروی گیره ثابت 34.2 کیلو نیوتن اعمال شد تا فاصله بین قسمت‌های بالایی و پایینی مهره کشی ثابت بماند. از ضخامت ورق، و توسط یک ست شیم تنظیم می شود.
روش آزمایش مشابه روشی است که در آزمایش مهره‌های یکنواخت که در مقاله قبلی توضیح داده شد، استفاده می‌شود. برای ایجاد شکاف مورد نظر بین تیغه‌ها از یک فاصله‌گیر مدرج استفاده کنید و از یک سنج حسگر برای تأیید صحت شکاف استفاده کنید. گیره بالایی کشش دستگاه تست انتهای بالایی ورق را می‌بندد، در حالی که انتهای پایینی نوار بین درج‌ها بسته می‌شود.
مدل‌های عددی آزمایش‌های مهره کشی با استفاده از نرم‌افزار Autoform توسعه داده شد. این برنامه از روش یکپارچه‌سازی ضمنی برای شبیه‌سازی عملیات شکل‌دهی استفاده می‌کند، که امکان اصلاح آسان مدل شبیه‌سازی را بدون تأثیر قابل‌توجهی بر زمان محاسبات می‌دهد. این روش آزمایش قالب را ساده می‌کند و همبستگی خوبی با نتایج تجربی نشان می‌دهد. جزئیات. مدل عددی در مقاله قبلی ارائه شده است.
آزمایش‌هایی برای تعیین تأثیر نفوذ مهره مرکزی بر عملکرد سیستم مهره کشیده‌شده انجام شد. با نفوذ پاس مرکزی 6 میلی‌متر، 10 میلی‌متر، 13 میلی‌متر و بدون عبور از مرکز آزمایش شد در حالی که فاصله بین درج و لت در 10 درصد ضخامت نمونه آزمایش حفظ شد. سه آزمایش برای هر پیکربندی هندسی برای اطمینان از نتایج سازگار انجام شد.
شکل 3 تکرارپذیری نتایج تجربی را برای نفوذ مهره 6 میلی متری در سه نمونه با میانگین انحراف استاندارد 0.33% (20 نیوتن) نشان می دهد.
شکل 1. در طراحی مهره کششی ترکیبی، نفوذ قابل تنظیم مهره مهار بیشتری را فراهم می کند. جمع کردن مهره این مهره کششی را به یک پیکربندی سنتی تک مهره تبدیل می کند.
شکل 4 نتایج تجربی (بدون مهره مرکزی و نفوذ 6، 10 و 13 میلی‌متر) را با نتایج شبیه‌سازی مقایسه می‌کند. هر منحنی آزمایشی نشان‌دهنده میانگین سه آزمایش است. مشاهده می‌شود که همبستگی خوبی بین نتایج آزمون و شبیه‌سازی وجود دارد. نتایج آزمون به وضوح نشان می دهد که افزایش نفوذ مهره منجر به افزایش نیروی اتصال می شود.
علاوه بر این، اثر شکاف بر نیروی مهار برای پیکربندی دو مهره آلومینیوم AA6014-T4 با ارتفاع مهره مرکزی 6 میلی‌متر مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. این مجموعه آزمایش‌ها برای شکاف‌های 5، 10، 15 درصد انجام شد. و 20 درصد ضخامت نمونه. یک شکاف بین فلنج درج و نمونه حفظ می شود. نتایج تجربی و شبیه سازی در شکل 5 روند مشابهی را نشان می دهد: افزایش شکاف ممکن است به کاهش قابل توجهی در مهار مهره کششی منجر شود.
ضریب اصطکاک 0.14 توسط مهندسی معکوس انتخاب شد. سپس یک مدل عددی از سیستم تسمه کشی برای درک تأثیر شکاف بین ورق و فلنج برای شکاف‌های ضخامت ورق فلزی 10، 15 و 20 درصد استفاده شد. برای 5. ٪ شکاف، تفاوت بین نتایج شبیه سازی شده و تجربی 10.5٪ است.برای شکاف های بزرگتر، تفاوت کوچکتر است. به طور کلی، این اختلاف بین شبیه سازی و آزمایش را می توان به تغییر شکل برشی از طریق ضخامت نسبت داد، که ممکن است توسط مدل عددی در فرمول پوسته گرفته نشود.
تأثیر شکاف بدون مهره مرکزی (یک مهره پهن) بر اتصال نیز بررسی شد. این مجموعه آزمایش‌ها همچنین برای شکاف‌های 5، 10، 15 درصد و 20 درصد ضخامت ورق انجام شد. شکل 6 مقایسه می‌کند. نتایج تجربی و شبیه سازی، همبستگی خوبی را نشان می دهد.
این مطالعه نشان داد که معرفی یک مهره مرکزی قادر است نیروی اتصال را با ضریب بیش از 2 تغییر دهد. برای بیلت آلومینیومی AA6014-T4، روند کاهش نیروی مهار کننده با باز شدن شکاف فلنج مشاهده شد. مدل عددی توسعه‌یافته جریان ورق فلزی بین سطوح مهره‌های کششی همبستگی کلی خوبی را با نتایج تجربی نشان می‌دهد و مطمئناً می‌تواند فرآیند آزمایش را آسان‌تر کند.
نویسندگان مایلند از دکتر داجون ژو از Stellantis برای مشاوره ارزشمند و بحث مفید در مورد نتایج پروژه تشکر کنند.
STAMPING Journal تنها مجله صنعتی است که به نیازهای بازار مهر زنی فلزی اختصاص داده شده است. از سال 1989، این نشریه فن آوری های پیشرفته، روندهای صنعت، بهترین شیوه ها و اخبار را پوشش می دهد تا به متخصصان مهر زنی کمک کند تا تجارت خود را کارآمدتر اداره کنند.
اکنون با دسترسی کامل به نسخه دیجیتال The FABRICATOR، دسترسی آسان به منابع ارزشمند صنعت.
نسخه دیجیتال The Tube & Pipe Journal اکنون کاملاً در دسترس است و دسترسی آسان به منابع ارزشمند صنعت را فراهم می کند.
از دسترسی کامل به نسخه دیجیتالی STAMPING Journal، که آخرین پیشرفت های تکنولوژیکی، بهترین شیوه ها و اخبار صنعت را برای بازار مهر زنی فلزی ارائه می دهد، لذت ببرید.
اکنون با دسترسی کامل به نسخه دیجیتال The Fabricator en Español، دسترسی آسان به منابع ارزشمند صنعت.