Skip to main content
SUPERVISOR
Aboozar Taherizadeh,Abbas Ghaei
ابوذر طاهری زاده (استاد مشاور) عباس قائی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohammad reza Naghdi sedeh
محمدرضا نقدی سده

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394

TITLE

Study on the effects of machining residual stresses on springback in hybrid machining - forming process
Hybrid machining - forming technology is a combination of two emerging manufacturing technologies: thin structural machining and incremental forming. Complex geometry products like blades can be manufactured by means of this technology without the need for 5-axis CNC machines. Parts that are fabricated by this technology require less raw material compared to the ones created by means of CNC machining. The main purpose of this research was to study the effects of machining residual stresses on springback and reduce it through the machining parameters in the deformation machining bending mode. To do this, a simple geometry was used, where a wall was machined from a block and then was bent 45 degrees. The material was aluminum alloy AA7075- T651 which is a widely used in aerospace industry due to its high strength to weight ratio. In this study, the effect of different machining parameters on springback was first studied. It was found that the parameters of cutting speed, axial depth of cut, mode of milling and milling path had a slight effect on springback. However, machining feed had a considerable effect on the fracture failure of the part during the forming stage. As the feed increased, the material forming limit increased, and therefore the forming tool was allowed to get closer to the workpiece root without breaking the workpiece . As a result, the springback considerably decreased. The tool safe distance from the workpiece root was experimentally obtained for three different feeds. The results showed that, by increasing the feed from 0.01 mm/tooth to 0.3 mm/tooth, the springback decreased by about 13%. Finite element simulation was also used to understand the cause of these events. From the simulations, it was found that the residual stress of machining did not directly affect the springback after forming. This is due to the fact that the distribution of residual stress in the longitudinal direction in the straight wall is symmetric. A series of tests were also designed to validate this comment. Therefore, a few samples were first machined and then stress relieved by heat treatment. In order to preserve the material properties, the T651 heat treatment process was applied on all samples and were finally formed by incremental forming. The results confirmed that the machining residual stresses had a slight effect on springback. The simulation results showed that the longitudinal residual stress were negative on the outermost layer of the workpiece at the end of the machining stage and it raised with increase in machining feed. The negative stresses prevent the crack growth and allow the forming tool to get closer to the workpiece root, This helps the springback to reduce. Keywords: Deformation machining, Thin structural machining, Incremental forming, Residual stress, Springback.
فرآیند ماشینکاری- شکل دهی ترکیبی از دو فرآیند ماشینکاری سازه های نازک و شکل دهی تدریجی تشکیل شده است. با استفاده از این فرآیند می توان قطعات با هندسه پیچیده همانند پره ها را بدون نیاز به ماشین کنترل عددی پنج محور تولید کرد. همچنین قطعات تولیدی با این روش به ماده خام کمتری نسبت به روش ماشینکاری نیاز دارند. هدف اصلی این تحقیق، مطالعه تاثیر تنش پسماند ماشینکاری روی بازگشت فنری در فرآیند ماشینکاری- شکل دهی ترکیبی و کاهش بازگشت فنری محصول از طریق پارامترها و تنش پسماند ایجاد شده در مرحله ماشینکاری در فرآیند ماشینکاری- شکل دهی ترکیبی در حالت خمش می باشد. برای این کار از یک هندسه ساده، که یک دیواره از دل بولک ماده خام ماشینکاری شده و بعد خم 45 درجه شده، استفاده شده است. جنس ماده مورد استفاده آلیاژ آلومینیوم AA7075-T651 است که به دلیل نسبت استحکام به وزن بالا یک آلیاژ پر مصرف در صنایع هوافضا است. در این پژوهش ابتدا میزان تاثیر پارامترهای مختلف ماشینکاری بر بازگشت فنری بررسی شد. در انجام آزمایش ها مشخص گردید که پارامترهای سرعت دورانی، عمق برش محوری، نوع فرزکاری و مسیر ابزار فرزکاری تاثیر ناچیزی بر روی برگشت فنری دارند. در حالی که پارامتر مقدار تغذیه تاثیر قابل ملاحظه ای بر روی شکست قطعات داشت. به این گونه که هر چه مقدار تغذیه ماشینکاری بیشتر می شد، حد شکل پذیری ماده هم افزایش می یافت. در نتیجه فاصله ابزار شکل دهی تا ریشه دیواره می توانست کمتر باشد، بدون اینکه در قطعه شکست رخ دهد. در نتیجه بازگشت فنری به صورت قابل توجهی کاهش یافت. در ادامه، فاصله ایمن ابزار شکل دهی تا ریشه و میزان بازگشت فنری برای ? مقدار تغذیه ی متفاوت در ماشینکاری قطعات بدست آمد. این نتایج نشان دادند که با افزایش تغذیه ماشینکاری از 01/0 میلیمتر بر دندانه تا 3/0 میلیمتر بر دندانه بازگشت فنری 13 درصد کاهش می یابد. برای مشخص شدن دلایل این اتفاقات از شبیه سازی استفاده شد. از شبیه سازی مشخص شد که تنش پسماند ماشینکاری بر بازگشت فنری قطعه پس از شکل دهی به صورت مستقیم تاثیر ندارد. این اتفاق به این دلیل می باشد که توزیع تنش پسماند طولی در دیواره در راستای ضخامت به صورت متقارن است. برای تایید این موضوع یک سری آزمایش طراحی شد. برای این کاری چند قطعه ابتدا ماشینکاری شد و سپس به وسیله عملیات حرارتی تنش زدایی شدند. برای اینکه از خواص ماده محافظت شود، عملیات حرارتی T651 روی قطعات انجام شد و در آخر بوسیله فرآیند شکل دهی تدریجی شکل دهی شدند. نتایج تایید کردند که تنش پسماند ماشینکاری تاثیر کمی بر بازگشت فنری قطعات دارد. همچنین نتایج شبیه سازی نشان دادند که تنش پسماند طولی در بیرونی ترین لایه قطعه منفی می باشد و هرچه مقدار تغذیه ماشینکاری بیشتر باشد تنش پسماند فشاری بیشتر می شود. این تنش های پسماند منفی از رشد ترک جلوگیری می کند و در نتیجه باعث می شود که بتوان ابزار شکل دهی را به ریشه قطعه کار نزدیک تر کرد و بازگشت فنری را کاهش داد . کلمات کلیدی: ماشینکاری- شکل دهی ترکیبی، ماشینکاری سازه های نازک، شکل دهی تدریجی، تنش پسماند، بازگشت فنری

ارتقاء امنیت وب با وف بومی