دراسة تأثير بعض متغيرات عملية التشكيل النقطي التزايدي على الخشونة والاجهادات المتبقية
Study the Effect of Some Forming Parameters on Roughness and Residual Stresses in (SPIF) Process
- الباحث
- هالة علي حبيب
- المشرف
- عقيل صبري بدن
- الجامعة
- الجامعة التكنولوجية
- الكلية / القسم
- قسم هندسة الانتاج والمعادن / هندسة الانتاج والمعادن
- الشهادة
- ماجستير
- السنة
- 2018
- لغة الرسالة
- انكليزي
- الكلمات المفتاحية
- Single point incremental forming;Surface roughness;Residual stresses;Forming parameters
الملخص
تشكيل الصفائح المعدنية هي عملية شائعة الاستخدام في تطبيقات الفضاءء والسيارات، والنماذج السريعة والعديد من المجالات الصناعية. التشكيل التزايدي هو عملية مرنة لتشكيل الصفائح المعدنية والتي تستخدم أدوات بسيطة وغير مكلفة لتشكيل الصفائح المعدنية بشكل موضعي على طول المسار المحدد مسبقاً للعدة بدون استخدام القوالب. ويعرض هذا العمل عملية التشكيل النقطي التزايدي (SPIF) لإنتاج هرم مقطوع ودراسة تأثير هندسية العدة، وقطر العدة، وزاوية الجدارء de pully الدورانية للعدة على الخشونة السطحية والاجهادات المتبقية. تم استخدام ثلاثة أشكال من هندسيات العدة: عدة GIS نهاية كروية، bie ذات نهاية and كروية، وعدة مسطحة مع تقوس في نهايتها. مادة الصفيحة المستخدمة هي الالمنيوم )1050 (Al بسمك (0.9 (ale وقد استخدمت طريقة تاكوشي لتصميم العمل التجريبي باستخدام حزمة Minitab وتم إجراء التجارب على ماكينة التفريز ذات التحكم الرقمي بالكمبيوتر (CNC) تم توليد G-codes باستخدام حزمة 1705-177569]. مخرجات العملية في هذا العمل هي الخشونة السطحية والاجهادات المتبقية. تم قياس متوسط الخشونة (Ra) لأنها تستخدم في كثير من Gla) كدليل للخشونة السطحية و استخدمت طريقة حيود الأشعة السينية لقياس الاجهادات المتبقية. تم تطبيق نموذج تحليل التباين للنتائج المستحصلة للتنبؤ بتأثير متغيرات العملية على جودة السطح والإجهادات المتبقية. تم ايجاد القيمة المثلى لل (Ra) وهي )0.45 مايكرون) عند استخدام عدة شبه كروية بقطر (12 ملم)ء زاوية الجدار (50 درجة)، والسرعة الدورانية للعدة صفر. بينما كانت القية المثلى للإجهادات المتبقية هي (24.389 ميكا باسكال) عند استخدام عدة شبه كروية بقطر )12 ،(ale وزاوية الجدار (45 ،(Aaya وكانت سرعة الدورانية للعدة (800 دورة في الدقيقة). واستخدمت الحزمة الإحصائتية للعلوم الاجتماعية (SPSS) لتوليد معادلات عامة للتنبؤ بقيمة متوسط الخشونة (Ra) والإجهادات المتبقية. وكانت هذه المعادلات من الدرجة الثانية. تم استخدام خوارزمية محاكاة (SAA) cpalill للتنبؤ بالمستوى المثالي لمتغيرات عملية التشكيل لثلاثئة هندسيات مستخدمة للعدد. وتم تطبيق (SAA) باستخدام برنامج ماتلاب 120102 والمعادلات التي تم الحصول عليها باستخدام حزمة (SPSS) وكانت القيمة المثلى لل (Ra) باستخدام A(SAA) (0.26818 مايكرون) عند استخدام عدة شبه كروية بقطر (8 ملم)، وزاوية الجدار (54.196 452(، والسرعة الدورانية للعدة كانت صفر. بينما كانت القيمة المثلى للإجهادات المتبقية هي (23.5677 ميكا باسكال) عند استخدام عدة شبه كروية بقطر (12 ملم)، وزاوية الجدار (53.826 درجة)، والسرعة الدورانية للعدة )798 دورة في الدقيقة). Tp fol | لججبئ227 7-1222 توضح النتائج انه بزيادة قطر del) وزاوية الجدار تقل الخشونة السطحية (Ra) عندما تكون السرعة الدورانية للعدة صفر تودي الى خشونة سطحية قليلة وعندما تزداد السرعة تزداد قيم الخشونة السطحية، لكن عند السرع العالية تبدأ قيم الخشونة بالتناقص. أيضاً توضح النتائج أنه بزيادة قطر العدة والسرعة الدورانية تقل الاجهادات المتبقية. بينما بزيادة زاوية الجدار تزداد الاجهادات المتبقية.
Abstract
Sheet metal forming process is commonly used in aerospace, automobile, rapid prototypes and many other industrial fields. Incremental forming is an innovative flexible sheet metal forming process which utilizes straightforward normal and inexpensively made tools to locally deform a sheet of metal along a predefined tool path using die-less forming. This work presents the single point incremental forming (SPIF) process used to produce pyramid shape and study the influence of tool shape, tool diameter, wall angle of product, and rotational speed of tool on the surface roughness and residual stresses. Three types of tool shapes were used: Ball end tool, hemispherical end tool, and toroidal tool. The sheet material used was Aluminum (Al 1050) with thickness of (0.9 mm). Taguchi approach was used to design the experimental work using Minitab package and the experiments work were done on the computer numerical control (CNC) milling machine. The G-codes were generated using the UGS-NX9 package. Investigated parameters in this work are surface roughness and residual stresses. An average roughness (Ra) was measured because it is frequently utilized as a parameter of surface roughness and the X-ray diffraction method was used to measure the residual stresses. Analysis of variance (ANOVA) was applied for the extracted results to predict the influence of process variables on the surface quality and the residual stresses. The optimum value of Ra (0.45 μm) was found with hemispherical tool of (12 mm) diameter, wall angle (50°), and zero rotational speed. The optimum value of residual stresses of (24.389 MPa) was found with hemispherical tool of (12 mm) diameter, wall angle (45°), and tool rotational speed (800 rpm). The Statistical Package for the Social Sciences (SPSS) was used to generate general equations to predict the value of an average roughness (Ra) and the residual stresses. The degree of equations which generated by SPSS was quadratic. Simulated Annealing Algorithm (SAA) was used to predict the optimum value of forming parameters for three shapes used of tools. The SAA was applied using the Matlab R2010a Package and the equations obtained by SPSS Package. The optimum value of Ra obtained using SAA was (0.26818 μm) when using hemispherical tool with diameter of (8 mm), wall angle (54.196°), and zero spindle speed. While, the optimum value of the residual stresses was (23.5677 MPa) when using hemispherical tool with diameter of (12 mm), wall angle (53.826°), and spindle speed (798 rpm). The results shows, that the increased of the tool diameter and the wall angle, reduced the surface roughness (Ra). The rotational speed at zero leads to minimum surface roughness (Ra) and when increasing in the rotational speed leads to high values of surface roughness (Ra), but these values decreased with further increased in rotational speed. Also the results shows, the increased of the tool diameter and tool rotational speed, reduced the residual stresses. While the increased in the wall angle, increased the residual stresses.
طلب نسخة من الملف
الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.