استخدام المتغيرات المثلى لعملية الختم لتشكيل سبيكة الألومنيوم 6061

Stamping Process Parameters Optimization to Form 6061-Aluminum Alloy

الباحث: سجى صلاح الدين قدوري
المشرف: أسيل حمد عبد - عباس ميثم جابر
الجامعة: الجامعة التكنولوجية
الكلية / القسم: قسم هندسة الانتاج والمعادن / هندسة الانتاج والمعادن
الشهادة: ماجستير
السنة: 2022
لغة الرسالة: انكليزي
الكلمات المفتاحية: Stamping;6061 aluminum alloy;Parameter optimization;Sheet forming

الملخص

السيارات سواء كانت تعمل بالبنزين أو الكهرباء أو الديزل ، هي Leben أخف وزناً. يُعتبر الختم عملية تصنيع مهمة للغاية تُستخدم لإنتاج مكون من Babs خفيفة الوزن في تطبيقات مختلفة ¢ خاصة في صناعة السيارات. لذلك ، تركز هذه الأطروحة على تصميم وتصنيع قوالب الختم لتصنيع نموذج أولي لصندوق السيارة مصنوع من سبائك الألومنيوم- )6061 Aluminum Alloy ). لذلكَ ، تم أستخدام تم أستخدام أنظمة التصميم المعان بالحاسوب ¢ البرامج الهندسية المعانة بالحاسوب ¢ والتصنيع المعان الحاسوب ( / CAD (CAE / CAM في جميع مراحل تصميم وتصنيع القوالب باستخدام برنامج (MATLAB) وبرنامج (/2019 SolidWorks و (Abaqus / CAE لتحسين عملية التشكيل وتقليل التكلفة و المدة الزمنية المستغرقة. تم أستخدام نموذج العناصر المحدودة (FE) أيضاً لإنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد لعملية الختم بأستخدام برنامج )2019 (ABAQUS / CAE لمحاكاة عملية التشكيل والتنبؤ بسلوك المادة والاجهادات أيضاً اثناء عملية التشكيل. بعد cll تم أستخدام ماكنة التصنيع (CNC) ثلاثية المحاور لتصنيع قوالب عملية الختم بالشكل والأبعاد المطلوبة و بجودة عالية. حيث تم تصنيع قوالب الختم من سبيكة الفولاذ الكاربوني ( (CKAS تم تحديد أربع مُتغيرات dul al تأثيرها على الاجزاء المصنعة بعملية الختم: والتي تشمل نصف قطر القالب (Rd) ، وسرعة المكبس (Py) ، ونصف قطر المكبس (Rp) ، ومعامل الاحتكاك )1( تم أختيار هذه المتغيرات الأربعة مع ثلاثة مستويات لتحسين وتقليل الترقق الذي يحدث في الصفائح المعدنية اثناء عملية التشكيل. بالإضافة إلى ذلك ، تم أستخدام (27) تجربة ey على طريقة تصميم Box-Behnken ، لبناء النماذج الرياضية الخاصه بالترقق كدلاله على تأثير المُتغيرات الخاصه بعملية التشكيل المختارة لستة مواقع مختلفة على الجزء الذي تم تشكيله. Cy pa عملية مقارنة بين البيانات التجريبية ونتائج التحليل العددي (FE) و حيث أوضحت النتائج أن معدل الانحراف لنتائج المنتج المصنوع بقوالب الختم أقل بمقدار )%5( من نتائج التحليل العددي. أيضاًء تؤثر Ol pall المستخدمة على توزيع chats العينات المشكلة بعملية الختم، عندما يكون نصف قطر المكبس ( 6 mm ) بسرعة )5 نجه /صتحم)؛ كان الترقيق )1 ٠، 2 ٠، 6) % للموقع الحرج الثالث في الأجزاء المشكلة بعملية الختم. بالإضافة، الى حدوث تحسن أفضل في توزيع السمك في العينات المشكلة بعملية الختم بسبب استخدام. بالإضافة إلى ذلك ، في نصف قطر القالب والمكبس المختلف للموقع 3 ، كان الترقيق 0.29/ لنصف قطر القالب 2 ،mam 9 لنصف قطر القالب 4 mm وكان 0.1/ لنصف قطر 6 mm لذلك ، حدث تحسن أفضل في توزيع السماكة في العينات المختومة بسبب استخدام نصف قطر القالب الكبير أثناء عملية الختم وبالتالي تقليل نسبة الترقيق ، مما يجعل عملية الختم أكثر استقراراً. أيضًا ، وجدت النتائج أن التناقص في نصف قطر القالب ونصف قطر المكبس إلى )2 (mm تسبب في زيادة قيمة الإجهاد إلى )350.044 (MPa ، وهو يتجاوز الحد المسموح به للإجهاد النهائي ، وبالتالي ، يؤدي إلى زيادة نسبة التخفيف حوالي (0.2 - 0.29) )/ من سماكة الورقة الأصلية. ومع ذلك ، فإن قيم الإجهاد القصوى لنصف القطر (4 (mm 6 ، mm كانت )347.97 و 331.149 (MPa على التوالي. لذلك فهي في حدود منطقة تشوه البلاستيك الموحدة ، وفمًا لقيمة الإجهاد القصوى لمادة سبائك الألومنيوم 6061 وهي )350 (MPa لذلك كان نصف قطر القوالب (mm 6 ، mm 4) أفضل من )2 (mm من ناحية أخرى ، cll عملية الختم ، كانت سرعة التثقيب المنخفضة )5 (mm/min أكثر ثباتاً أثناء تشكيل الأجزاء.

Abstract

The best way to make cars more energy-efficient, whether they run on gasoline, electricity, or diesel, is to make them lighter. Stamping is very important manufacturing process used for producing component from the lightweight material in different applications, especially in the automotive industry. Therefore, this thesis focuses on designing and manufacturing stamping dies to manufacture a prototype of a car trunk made from 6061- Aluminum Alloy-T6. So, the computer-aided design, computer-aided engineer, and computer-aided manufacturing (CAD/CAE/CAM) systems were employed throughout the design and manufacturing of dies using MATLAB program, SolidWorks and Abaqus/CAE software to improve the forming process and reduce the cost and lead time. The finite element method (FEM) was used to generate a 3D model with ABAQUS/CAE 2019 to simulate the forming process and studying the effects of forming variables on the parts thickness distribution and stresses distribution during the stamping process. After that, a three-axis CNC machine was used to manufacture stamping die tools in the required shape and dimensions. The stamping dies were made from AISI 1045 Carbon Steel Alloy. Four parameters were determined to study their impact on the stamped products: Which includes die radius (Rd), punch velocity (PV), punch radius (Rp), and coefficient of friction (μ). These four parameters in three levels were selected to optimize and minimize the thinning occurred in the formed parts. In addition, (27) experiments were employed based on the Box- Behnken design method, to build the thinning mathematical models as functions of the selected forming parameters at six different locations on the formed sheet. iv | P a g e The comparison was carried out between the FE and experimental data .So, the results show that the deviation rate of the product manufactured by the stamping dies is less than (5) %. Also, the selected parameters significantly affect the thickness distribution of the stamped specimens when the die and punch radius equal to (6 mm) and punch velocity (5 mm/min); the thinning was (1, 2, and 6) % for the third critical location in the stamped parts. In addition, at different die and punch radius for location 3 the thinning was 0.29% for 2mm die radius, 0.19% for 4mm die radius and was 0.1% for 6 mm radius. So, better improvement in thickness distribution occurred in the stamped specimens due to using the large die radius during the stamping process so reducing the thinning ratio, which makes the stamping process more stable. Also, the results find that decreasing in die radius and punch radius to (2 mm) caused increasing in stress value to (350.044 Mpa), it crosses the allowable limit of ultimate stress, Therefore, leads to increasing thinning ratio about (0.2- 0.29) % from the original sheet thickness. However, the maximum stress values for radius (4mm, 6mm) were (347.97 and 331.149 Mpa), respectively. So it within the limit of the uniform plastic deformation region, according to the ultimate stress value of the 6061-Aluminum Alloy material (350.007 Mpa). So, the dies radius (4mm, 6mm) was better than (2 mm). On other hand, during the stamping process, the lower punch velocity value (5 mm/min) was more stable during forming parts. So, the punch velocity of (5 mm/min) was better than (25 mm/min).

طلب نسخة من الملف

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