Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Dự đoán và kiểm soát khuyết tật bề mặt trong quá trình tạo hình gia tăng điểm đơn bằng mô phỏng số
Tóm tắt
Các khuyết tật bề mặt hình thành tại trung tâm của tấm trong quá trình tạo hình gia tăng điểm đơn (SPIF) được gọi là hiện tượng "pillowing", ảnh hưởng xấu đến độ chính xác hình học và khả năng tạo hình của các chi tiết được sản xuất. Nghiên cứu này tập trung vào việc sử dụng phân tích phần tử hữu hạn (FEA) như một công cụ để dự đoán và kiểm soát hiện tượng pillowing trong SPIF bằng cách thay đổi kích thước và hình dạng của công cụ. Phân tích phần tử hữu hạn 3D (FEA) và các thí nghiệm được thực hiện với nhôm 1050 đã qua tôi. Từ FEA, đã phát hiện rằng trạng thái ứng suất/biến dạng gần ngay bên cạnh công cụ tạo hình theo chiều ngang đóng vai trò quyết định đến việc hình thành pillowing ở tấm kim loại. Hơn nữa, chiều cao bề mặt pillowing tăng lên khi nén trên mặt phẳng tấm gia tăng. Tính chất của ứng suất trong mặt phẳng theo hướng ngang thay đổi từ nén sang kéo khi hình dạng đầu công cụ thay đổi từ hình cầu sang phẳng. Ngoài ra, độ lớn của ứng suất tương ứng trong mặt phẳng giảm khi bán kính công cụ tăng lên. Theo các phép đo từ mô hình FEA, các công cụ đầu phẳng và bán kính lớn đều làm chậm quá trình hình thành bề mặt pillowing. Tuy nhiên, ảnh hưởng của việc thay đổi hình dạng đầu công cụ từ hình cầu sang phẳng quan trọng hơn so với tác động của việc thay đổi bán kính công cụ, vì vùng biến dạng vẫn ở trạng thái kéo trong chiều ngang khi tạo hình bằng công cụ đầu phẳng. Những phát hiện này được xác thực thông qua một loạt các thí nghiệm. Sự tương thích hợp lý giữa kết quả FEM và kết quả thực nghiệm cho thấy FEM có thể được sử dụng như một công cụ để dự đoán và kiểm soát khuyết tật bề mặt trong SPIF.
Từ khóa
#khuyết tật bề mặt #tạo hình gia tăng #phân tích phần tử hữu hạn #nhôm #chiến lược kiểm soátTài liệu tham khảo
N. Otegi, L. Galdos, A. Sukia and A. Mentxaka, Optimization of geometrical accuracy of an industrial shape in single point incremental forming, Proceedings of 9th International Conference on Technology of Plasticity, Kyongju, Korea, September 7-11 (2008).
Z. Xu, L. Gao, G. Hussain and Z Cui, The performance of flat end and hemispherical end tools in single-point incremental forming, Int. J. Adv. Manuf. Technol., 46 (2010) 1113–1118.
G. Hussain, L. Gao and N. Hayat, Forming parameters and forming defects in incremental forming of an aluminum sheet: correlation, empirical modeling and optimization: Part A, Materials and Manufacturing Processes, 26 (2011) 1546–1553.
A. K. Behera, J. Verbert, L. Bert and J. R. Duflou, Tool path compensation strategies for single point incremental sheet forming using multivariate adaptive regression splines, Computer-Aided Design, 45 (2013) 575–590.
G. Hussain, G. Lin and Nr Hayat, Improving profile accuracy in SPIF process through statistical optimization of forming parameters, Journal of Mechanical Science and Technology, 25 (1) (2011) 177–182.
E. Khamis and P. Hartley, An assessment of various process strategies for improving precision in single point incremental forming, Int. J. Mater. Form, 4 (2011) 401–412.
J. R. Duflou, H. Vanhove, J. Verbert, J. Gu, I. Vasilakos and P. Eyckens, Twist revisited: Twist phenomena in single point incremental forming, CIRP Annals -Manufacturing Technology, 59 (2010) 307–310.
J. R. Duflou, B. Callebaut, J. Verbert and H. De Baerdemaeker, Laser assisted incremental forming: formability and accuracy improvement, Annals of the CIRP, 56 (2007) 1.
G. Hussain, K. A. Al-Ghamdi, H. Khalatbari, A. Iqbal and M. Hashemipour, Forming parameters and forming defects in incremental forming process: Part B, Materials and Manufacturing Processes, 29 (4) (2014) 454–460.
J. I. V. Sena, R. J. Alves de Sousa and R. A. F. Valente, On the use of EAS solid-shell formulations in the numerical simulation of incremental forming processes, Engineering Computations: International Journal for Computer-Aided Engineering and Software (2011) 287–313.
P. Flores, L. Duchene, C. Bouffioux, T. Lelotte, C. Henrard, N. Pernin, A. Van Bael, S. He, J. Duflou and A. M. Habraken, Model identification and FE simulations: effect of different yield loci and hardening laws in sheet forming, International Journal of Plasticity, 23 (2007) 420–449.
C. Henrard, Numerical simulations of the single point incremental forming process, Ph.D. Thesis, Universite de Liege, Belgium (2008).
M. Zehsaz, F. Vakili-Tahami and M. Saeimi-Sadigh, Creep analysis of adhesively bonded single lap joint using finite element method, Journal of Mechanical Science and Technology, 28 (6) (2014) 2743–2748.
J. I. V. Sena, R. A. F. Valente and J. J. Grácio, Finite element analysis of incrementally formed parts, Int. J. Mechatronics and Manufacturing Systems, 4 (5) (2011).
S. O. Adeosun and S. A. Balogun, Effect of recrystallization temperature and time on the AA1060 aluminum alloy, JOM, 63 (2011) 50–54.
M. Bambach, Modeling of optimization strategies in the incremental CNC sheet metal forming process, Numiform. Aip, 20 (2004) 1969–1974.
M. B. Silva, M. Skjoedt, P. A. F. Martins and N. Bay, Revisiting the fundamentals of single point incremental forming by means of membrane analysis, International Journal of Machine Tools & Manufa., 48 (2008) 73–83.
M. Bambach, B. T. Araghi and G. Hirt, Strategies to improve the geometric accuracy in asymmetric single point incremental forming, Prod. Eng. Res. Devel., 3 (2009) 145–156.
F. Han, J. Mo, H. Qi, R. Long, X. Cui and Z. Li, Springback prediction for incremental sheet forming based on FEMPSONN technology, Trans. Nonferrous Met. Soc., China, 23 (2013) 1061–1071.
M. B. Silva, P. S. Nielsen, N. Bay and P. A. F. Martins, Failure mechanisms in single-point incremental forming of metals, Int. J. Adv. Manuf. Technol., 56 (2011) 893–903.