دراسة تجريبية لعملية التشكيل التزايدي للصفائح المعدنية بمساعدة الضغط الهايدروستاتيكي

الباحث

صفاء كاظم غازي

المشرف

عقيل صبري بدن - ماهر يحيى سلوم

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية / القسم

قسم هندسة الانتاج والمعادن / هندسة الانتاج والمعادن

الشهادة

دكتوراه

السنة

2024

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Single point incremental forming;Hydrostatic pressure;Sheet metal;Formability

تعتبر عمليات التشكيل التزايدي من العمليات المهمة والحديثة في عمليات تشكيل الصفائح المعدنية. تم ايجاد العديد من طرق التشكيل التزايدي منها التكشيل بنقطة واحدة او التشكيل بنقطتين والذي ينقسم الى تشكيل كامل وتشكيل جزئي لكن من مساوئ الطرق اعلاه في النقطة المنفردة وجود الرجوعية التي تؤثر على دقة ابعاد المنتج بالاضافة الى توزيع السمك الغير متجانس الذي يؤدي الى وجود مناطق تحتوي تخصر عالي يعرضها للفشل بينما الطريقة الثانية التشكيل بنقطتين تحتاج الى تصنيع قوالب من مواد مختلفة من الجهة الاخرى والتي تحتاج الى وقت وتكلفة بالاضافة الى وجود فشل في بعض الحواف. في دراستنا الحالية تم تجنب المشاكل اعلاه وذلك من خلال تصميم منظومة هيدروليكية للسيطرة على عملية التشكيل بشكل افضل من خلال اسناد المعدن من الجهة المعاكسة للعدة ويكون بشكل ضغط ثلاثي الابعاد يتوزع بالتساوي على جميع السطح المقابل .تألفت المنظومة من مواد ليست بالثمينة حيث تحتوي على حساس للضغط يتحسس بمقدار الضغط المناسب والذي تم تحديدة من خلال عدة تجارب والحصول على القيم المثلى للاسناد من الجهة الاخرى من خلال مقياس للضغط المربوط بالقالب المصمم لعملية التشكيل التزايدي بالاضافة الى احتواء المنظومة الى مفتاح للضغط للسيطرة على مقدار الهيدروليك المضغوط داخل القالب وتسريب الهيدروليك الزائد وتتم عملية السيطرة من خلال مسيطر الكتروني دقيق والذي تم شرحه بالتفصيل مع اجزائه في الفصل الرابع بعد ذلك تم اجراء عدة تجارب لعدة متغيرات منها الزاوية بقيم (©>5؛ 600 1( درجة ومقدار الضغط )0< 0.8، 1.6) بار والخطوة السفلية (0.3، 0.5، 0.7) ملم حيث تم استخدام تصميم التجارب بشكل كامل بعدد VV تجربة لشكل هرمي مقطوع دائري بعد ذلك تم قياس النتائج والتي تضمنت قيم كل من دقة المنتج وتوزيع السمك بالاضافة الى استخدام تحليل المعدل للمتغيرات فوجد ان اكثر عامل مؤثر على دقة المنتج هو مقدار الضغط alu بتسلسل 1 بالاضافة الى تأثيره على توزيع السمك ايضا بستلسل 1 تليه مقدار الزاوية بتسلسل 2 بعد ذلك تم استخدام طريقة الشبكات العصبية للحصول على تنبوأ بالقيم اعلاه والحصول على دقة تنبوأ عالية تصل الى 98 90. كما انه تم استخدام طريقة العناصر المحددة لعمل المحاكاة والمقارنة بين الجزء العملي والنظري حيث تم الحصول على نتائج مقاربة للتجارب العملية وذلك باستخدام برنامج الاباكوس وفي نهاية الدراسة تم استخدام المنظومة لاشكال مختلفة مثل المضلع الهرمي والهرمي المدمج والحصول على نتائج ممتازة مقارنة بالتشكيل التزايدي التقليدي.

Incremental forming processes are considered one of the important and modern processes in sheet metal forming processes. Many incremental forming methods have been found, including forming with single point or forming with two points, which is divided into full die forming and partial die forming. However, some of the disadvantages of the above methods in the single point is the presence of spring back, which affects the accuracy of the dimensions of the product, in addition to the distribution of non-homogeneous thickness, which leads to the presence of regions containing thinning. This problem highly exposes it to failure, while the second method, forming with two points, requires manufacturing die from different materials on the other side, which requires time and cost, in addition to failure in some edges. In this work study, the above problems were avoided by designing a hydrostatic pressure system to better control the forming process by supporting the metal from the opposite side of the tool, in the form of three-dimensional pressure distributed evenly over all the opposite surfaces. The system consists of non- precious materials as it contains a pressure sensor. It senses the appropriate value of the pressure, which was determined through several experiments, and the optimal values of support are obtained from the other side through a pressure gauge attached to the die designed for the incremental forming process. In addition, the system contains a pressure valve to control the amount of hydrostatic pressure compressed inside the die and the leakage of excess oil of hydrostatic pressure. The control process is carried out by a precise electronic controller (Arduino). Several experiments were then conducted for several parameters, including the angle (45, 55, 65) degree, the value of pressure (0, 0.8, 1.6) bar, and the step down (0.3, 0.5, 0.7) mm, where the full design method was used to design the experiments completely, with 27 experiments of a circular truncated pyramid shape. After that, the results were measured, which included the values of both the accuracy of the product and the thickness distribution, in addition to using analysis of mean for the variables. It was found that the most influential factor on the accuracy of the product is the value of the supporting pressure at rank 1, in addition to its effect on the thickness distribution at rank 1, followed by the value of the angle at rank 2. After that, the method of artificial neural networks was used to obtain a prediction of the above values, achieving a high prediction accuracy of up to 98%. The finite element method was also used to simulate and compare the practical and theoretical parts, where results close to the practical experiments were obtained using the ABAQUS program. At the end of the study, the system was used for different shapes, such as a pyramidal polygon, a compact pyramid, obtaining excellent results compared to those of single point incremental forming.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب