Skip to main content
SUPERVISOR
MohammadReza Toroghinejad,Mahmoud Farzin
محمدرضا طرقی نژاد (استاد راهنما) محمود فرزین (استاد راهنما)
 
STUDENT
Maedeh sadat Zoei
مائده السادات ضوئی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1385

TITLE

Theoretical and Experimental Investigation of Hot Al Alloy Sheet Forming Process by Gas
Nowadays in Industries special automotive industry, demand of lightweight materials and new related manufacturing processes have been observed due to energy conservation, environment protection, increased vehicle safety and improved vehicle performance, and the significant pressure from global market on cost reduction. Aluminum alloys are desirable in industry due to their excellent high-strength to weight ratio, corrosion resistance, and weldability. However, at room temperature, the formability and the surface quality of the final product of these alloys are low. So in recent decade, new process has been introduced as substitution with traditional stamping or hydroforming that is named hot metal gas forming. Hot metal gas forming is a new process that is based of forming in the elevated temperature that in this process, pressure gas is used for hot metal forming. This thesis investigates new method of hot aluminum alloys forming using gas. Experimental test is designed and required equipment for forming process is made. In addition to experimental test, finite element analysis of process, in two methods, independent of temperature and temperature dependent analysis, is done by ABAQUS. Results of experimental test and finite element analysis are determination of optimum temperature for forming of special aluminum alloy, maximum formability in this process, required forming pressure, minimum thickness, thickness and temperature distribution. Results show that hot metal gas forming provides highest forming temperature for aluminum alloy blank and with increasing blank temperature up to optimum temperature of hot forming, there is reduced pressure forming and significant improvement of formability. Finite element analysis of hot metal gas forming process in ABAQUS shows that there is acceptable agreement between results of experimental test and finite element analysis based on experimental test parameters (independent of temperature finite element analysis). Therefore finite element method is used as reliable method for determination of effective parameters in the hot metal gas forming process. The comparison between results of temperature dependent and independent of temperature finite element analysis shows that based on desirable thickness distribution, available tonnage of press, and maximum formability, existence or not existence of temperature gradient and thermal conduction between blank and dies is provided and with control of temperature different between mentioned components, required purpose is gained. Keywords Hot forming, formability, gas pressure, aluminum alloy, finite element.
امروزه نیاز به مواد سبک وزن و فرایندهای نوین شکل‌دهی آن‌ها، در صنایع به‌ویژه صنعت خوردو، به‌دلیل نیاز به ذخیره انرژی، محافظت محیط زیست، افزایش ایمنی خودرو و بهبود عملکرد آن و فشار قابل توجه بازار جهانی برای کاهش قیمت‌ها، مشاهده می‌شود. آلیاژهای آلومینیوم به دلیل نسبت بالای استحکام به وزن، مقاومت خوردگی بالا و قابلیت جوشکاری عالی در صنعت مورد توجه می‌باشند. اما شکل‌پذیری این آلیاژها و کیفیت سطح محصول نهایی حاصل از آن‌ها در دمای اتاق کم می‌باشد، بنابراین در دهه اخیر فرایندی جدید به عنوان جایگزینی برای فرایند قالب‌زنی و هیدروفرمینگ تحت عنوان شکل‌دهی داغ ‌فلز توسط گاز معرفی شده است. فرایند شکل‌دهی داغ ‌فلز توسط گاز، فرایندی جدید بر اساس شکل‌دهی در دماهای بالا می‌باشد که در این فرایند، فشار گاز به‌منظور شکل‌دهی فلز داغ به‌کار برده می‌شود. این پایان‌نامه به بررسی روش نوین شکل‌دهی داغ ورق آلیاژ آلومینیوم توسط گاز می‌پردازد. بدین منظور تست عملی فرایند طراحی شده و تجهیزات مورد نیاز فرایند شکل‌دهی ساخته شده است. علاوه بر تست عملی، تحلیل المان محدود فرایند به دو روش تحلیل مستقل از دما و وابسته به دما، توسط‌ نرم‌افزار ABAQUS انجام شده است. نتایج حاصل از تست عملی و تحلیل المان محدود شامل تعیین دمای بهینه برای شکل‌دهی آلیاژ آلومینیوم خاص، ماکزیمم میزان شکل‌پذیری حاصل از این فرایند، فشار مورد نیاز شکل‌دهی، ضخامت مینیمم، توزیع ضخامت و دما می‌باشند. نتایج نشان می‌دهد که فرایند شکل‌دهی داغ توسط گاز، امکان رسیدن به بالاترین دمای شکل‌دهی را برای ورق آلیاژ آلومینیوم فراهم کرده و با افزایش دمای ورق تا دمای بهینه شکل‌دهی داغ، کاهش فشار مورد نیاز شکل‌دهی و بهبود قابل توجه شکل‌پذیری وجود خواهد داشت. تحلیل المان محدود فرایند شکل‌دهی داغ فلز توسط گاز در نرم‌افزار ABAQUS نشان می‌دهد که تطابق قابل قبول میان نتایج حاصل از تست عملی و تحلیل المان محدود منطبق بر شرایط تست عملی (تحلیل المان محدود مستقل از دما)، برقرار می‌باشد. بنابراین روش المان محدود، به عنوان روش قابل اعتماد برای تعیین پارامترهای مؤثر در فرایند شکل‌دهی داغ فلز توسط گاز به کار برده می‌شود. با مقایسه نتایج تحلیل المان محدود مستقل از دما و وابسته به دما می‌توان نتیجه گرفت که با توجه به شکل مورد نیاز توزیع ضخامت، تناژ پرس در دسترس و ماکزیمم میزان شکل‌دهی، می‌توان شرایط وجود و یا عدم وجود گرادیان دمایی و انتقال حرارت مابین ورق و اجزای قالب را فراهم کرد و با کنترل اختلاف دما بین اجزای مذکور به هدف مورد نظر دست یافت.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی