• بازدید : 74 views
  • بدون نظر
این فایل در ۳۵صفحه قابل ویرایش تهیه شده وشامل موارد زیر است:

به دليل  اينكه توضيح در مورد فرايندهاي كشش عميق به كمك هيدروفرمينگ و مزايا و معايب نسبي آن نياز به آشنايي با فرايند كشش عميق متداول دارد، در اين بخش لازم ديده شده كه به مقدار كافي، اين روش توليد، معرفي گردد. ابتدا تعريف و ويژگيهاي اين روش به طور خلاصه ارايه شده و پس از آن درباره ناپايداري پلاستيك و انواع آن در اين فرايند بحث شده است. در فصلهاي بعدي از نتايج بدست آمده در اين فصل استفاده مي‌شود و در نتيجه، موثر بودن روشهاي كشش عميق به كمك هيدروفرمينگ بر اساس اين نتايج مورد بررسي قرار مي‌گيرد.
۱-۲- فرايند كشش عميق 
كشش عميق فرايندي است كه، در آن يك ورق بين عمل فرو رفتن يك سمبه در يك ماتريس قرار مي‌گيرد. در نتيجه شكلي با سطح مقطع شبيه به سمبه و ماتريس به خود مي‌گيرد. اصول اين فرايند در شكل (۱-۱) نشان داده شده است..
مشاهده مي شود كه ورق به سه منطقه X و Y و Z  تقسيم شده. منطقه حلقوي X تماما با سطح قالب در تماس است. منطقه حلقوي Y، نه با قالب و نه با سمبه در تماس است.
بالاخره منطقه حلقوي Z كاملا با سطح سر سمبه در تماس است. در حالي كه سمبه ميليمترهاي اوليه مسير را به سمت پايين طي مي‌كند، تمركز اولين كرنش در منطقه y ظاهر مي‌شود. اين تمركز تنش به سوي منطقه X پيشروي مي‌كند. همچنانكه فرايند كشش عميق انجام مي‌شود، المان‌ها تحت تاثير تنش شعاعي به داخل قالب كشيده مي‌شوند. لذا شعاع منطقه X هر لحظه كم مي گردد كه سبب تنش فشاري محيطي مي شود و در نهايت ضخامت به ميزان قابل توجهي افزايش مي يابد. از طرف ديگر در فلانج موج ايجاد مي شود در حالي كه المانها از روي سطح انحنايي قالب عبور مي‌كنند، تحت تاثير خمش پلاستيك قرار مي گيرند كه در اين صورت، ضخامت آنها كاهش مي يابد. پس از جدايي قسمت داخلي X از سطح انحنائي قالب، به علت وجود كشش بين سمبه و قالب، اين قسمت ورق كمي نازك خواهد شد. تاثير نهايي فرايند كشش عميق بر منطقه X اين است كه، ضخامت اين منطقه زياد مي‌شود. منطقه Y به سه قسمت تقسيم مي‌شود. قسمتي از آن ضمن اينكه روي انحناي قالب سر مي‌خورد، در عين حال تحت تاثير خمش است و قسمت ديگر در كشش بين قالب و سمبه كشيده مي‌شود.
قسمت سوم تحت تاثير خمش و لغزش روي انحناي لبه سمبه مي باشد. منطقه Z در سطح سمبه از همه طرف كشيده مي‌شود و نيز روي سطح مي‌لغزد. پس پنج فرايند به طور همزمان اتفاق مي افتد:
۱-كشش شعاعي خالص بين قالب و ورق‌گير.
۲- خمش و لغزيدن بر سطح انحناي قالب.
۳-كشش بين قالب و سمبه .
۴-خمش و لغزيدن در لبه انحناي سمبه .
۵- كشش و لغزش روي سطح سمبه.
بر روي قسمتهاي مختلف X تمام يا بعضي از فرايندهاي شماره ۱ ، ۲ و ۳ عمل مي‌گردد.
بر روي قسمتهاي مختلف Y تمام يا بعضي از فرايندهاي شماره ۲، ۳ و ۴ عمل مي‌گردد.
بر روي قسمتهاي مختلف Z تمام يا بعضي از فرايندهاي شماره ۳، ۴ و ۵ عمل مي‌گردد.
در فرايند اول، ورق ضخيم و در ساير فرايندها نازك مي‌شود. بين قسمتهاي مرتبط با كشش بالاي قالب و كشش لبه سمبه، يك قسمت باريك وجود دارد. در لبه سمبه كشش و خمش تواما ايجاد مي‌شود. در لبه سمبه ضخامت ورق نسبت به ضخامت دو طرف لبه كمي بيشتر مي‌شود در حالي كه دو طرف لبه سمبه، فلز تحت تاثير كشش تنها يا تواما با لغزيدن قرار دارد و سبب نازك‌تر شدن فلز مي شود. 
در شكل (۱-۲) تغييرات ضخامت فلز به صورت اغراق آميز براي دو نوع سطح سمبه يعني سطح صاف و سطح كروي نشان داده شده است. شكست يا پارگي فلز در يك يا چند نقطه در اين گردنه‌هاي نازك اتفاق مي‌افتد و معمولا از نزديكترين نقطه به سر سمبه رخ مي‌دهد ]۱۲[.
۱-۳ ناپايداري پلاستيك در كشش عميق
در سال ۱۹۷۲، السبايي  وملور  ]1[ ، در موقعيتهاي ناپايداري پلاستيك در كشش عميق را بررسي كردند. خلاصه اين تحقيقات در اين بخش آورده مي شود. هدف از توضيح در مورد ناپايداري در كشش عميق، شناخت بيشتر مسايل و مشكلات اين روش توليد است. در فصلهاي بعد نشان داده خواهد شد كه، چگونه با تغيير در موقعيت ناپايداري به كمك هيدروفرمينگ مي‌توان، كشش موفق‌تري را موجب شد.
در آزمايشاتي كه در مرجع ]۱[ انجا شده، نشان داده شده كه، شكست در قطعه در دو موقعيت واقع مي‌شود.
۱- در منطقه‌اي از فلانج كه به سمبه مي‌رسد كه در شكل (۱-۳) با شماره (۱) نشان داده شده است.
۲- منطقه‌اي از ديواره كه در محل اتصال ديواره به ساق سمبه است، كه در شكل (۱-۳) با شماره (۲) نشان داده شده است.
شكست در موقعيت اول در اثر ناپايداري شكست تحت تنش تك محوري  مي‌باشد. در منطقه (۲) ترجيح داده شده كه ناپايداري آن تحت فرايند كرنش صفحه‌اي در نظر گرفته شود. به دليل اينكه كرنش هوپ بيشتر هنگامي كه ماده به بدنه سمبه مي‌رسد، متوقف مي‌شود.
در اين آزمايش‌ها نشان داده شده كه در آلومينيوم سخت، شكست در موقعيت (۱) بروز مي‌كند و در آلومينيوم نرم و برنج، ناپايداري در محل اتصال پروفيل سمبه با ساق سمبه (منطقه (۲) ) تحت موقعيت كرنش صفحه اي انجام مي‌شود. نتايج آزمايش با تحليل تئوري كه در آن از روش «اختلاف محدود»  استفاده شده، مقايسه شده است. براي شناخت بيشتر شرايط ناپايداري در مورد آنها توضيح داده مي‌شود.
۱-۳-۱- ناپايداري تحت كشش تك محوري در فلانج
در لبه ورق   بيشترين مقدار فشاري خود را دارد. وقتي در طول قالب حركت كنيم، تنش شعاعي افزايش پيدا مي‌كند و تنش محيطي كم مي‌شود (از نظر فشار). ممكن است حالتي را در نظر بگيريم كه حالت كشش تك محوري را در دهانه قالب داشته باشيم. تحت شرايط مشخص، اين مساله، ناپايداري را افزايش مي‌دهد.
شرط ناپايداري در كشش تك محوري عبارتست از:
(۱-۱-)     
بنابراين براي ماده اي كه رفتار آنرا از معادله   حدس مي‌زنند. كرنش ناپايداري   است و تنش مربوطه عبارتست از؛   وقتي كه يك المان به قالب مي رسد، تحت تاثير كشش شعاعي و فشار هوپ و كار سختي حالت قبلي قرار دارد. اگر وقتي به دهانه قالب مي رسد، المان تحت حالت كشش تك محوري باشد، بلافاصله ناپايدار مي‌شود. اگر تنش شعاعي   مساوي يا بزرگتر از   باشد، براي تعيين حد نسبت كشش لازم است كه نتايج بدست آمده براي تنش و كرنش امتحان شود و مشخص شود كه، نسبت كشش در كدام مقدار كشش تك محوري امكان دارد. نتايج براي nها و Rهاي مختلف در شكل ۱-۴ رسم شده است
حد نسبت كشش نقطه مينيمم هر منحني است. ملاحظه مي‌شود كه در اين حالت حد نسبت كشش به R بستگي دارد، اما به N بستگي بيشتري دارد.
۱-۳-۲- ناپايداري تحت كشش كرنش صفحه‌اي 
در تحليل تئوريك زير فرض شده است كه يك المان در محل اتصال ساق سمبه و پروفيل سمبه تحت تاثير كشش كرنش صفحه‌اي است. در حالت ايده‌ال كرنشي را روي سر سمبه نداريم و همچنين روانكاري ايده‌ال روي ساق سمبه باعث مي‌شود كه به تمامي بار سمبه روي همين المان رينگي ماده تحمل شود. با اين محدوديت حد نسبت كشش اينگونه بدست مي آيد كه نيروي لازم براي ادامه كشش شعاعي نمي‌تواند از نيرويي كه باعث ناپايداري تحت كشش كرنش صفحه‌اي در المان ديواره ظرف مي‌شود، فراتر رود. مور  و والاس ، تئوري سوئيفت  را براي پيشگوئي ناپايداري مواد غير ايزوتروپ تحت تنش دو محوري بسط داده‌اند. عبارت بحراني Z كه با            تعريف مي شود از رابطه زير بدست مي‌آيد: 
(۱-۲)
كه y نسبت تنش هوپ به تنش محوري، در يك المان ناپايدار تحت شرايط كرنش صفحه‌اي مي‌باشد.
(۱-۳)
با جايگزيني رابطه (۱-۳) در رابطه (۱-۲) داريم؛
(۱-۴)
براي يك ماده با رفتار                       ، كرنش موثر در ناپايداري در كشش كرنش صفحه‌اي عبارتست از: 
و بار بحراني در ديواره ظرف با اين عبارت بدست مي‌آيد: 
كه   تنش محوري است كه در حالت كرنش بدست آمده از معادله (۱-۵) ايجاد شده و d قطر ميانگين ظرف، t ضخامت جاري در مقطع بحراني است كه از رابطه زير بدست مي‌آيد: 
و همچنين: 
با در نظر گرفتن معادلات ۱-۶ تا ۱-۸ نيروي بحراني سمبه در حالت ناپايداري از رابطه زير بدست مي‌آيد:
اين معادله در شكل ۱-۵، رسم شده و ديده مي‌شود كه   تقريبا با R به صورت خطي افزايش مي يابد. (براي يك n مشخص)
اكنون مي‌توان حد نسبت كشش را با بار بحراني سمبه مقايسه كرد، كه ، با بار كششي شعاعي جدول بندي شده است. نتايج در شكل ۱-۶، نشان داده شده است. قابل توجه است كه حدهاي نسبت كششي كه با اين معيار پيش‌بيني شده اند، كمتر متاثر از N هستند و بيشتر به r بستگي دارند.
تغييرات حد نسبت كشش بر اساس هر كدام از معيارها در شكل ۱-۶، نشان داده شده است. بسياري از فرايندهاي كشش عميق واقعي با استفاده از مواد آنيل شده كه nهاي بين ۰٫۲ تا ۰٫۵ دارند، انجام مي‌شود. ديده مي‌شود كه ناپايداري تحت كرنش صفحه‌اي در ديواره ظرف بوجود مي آيد. در اين ناحيه، n، كمتر روي حد نسبت كشش اثر مي‌گذارد تا R در nهاي كم، موارد ناپايداري تحت كشش تك محوري در فلانج روي مي‌دهد . براي موادي كه R كمتر از يك، دارند؛ حد نسبت كشش (بر اساس اين تحليل تئوري) براي تمام nها، تقريبا ثابت است. اما براي R=2 ، حد نسبت كشش براي يك ماده‌اي كه قبلا به مقدار زياد: كار سخت شده، به طور محسوسي كمتر از يك ماده‌اي است كه n معادل ۰٫۳ دارد.
نتايج آزمايش بدست آمده براي حدهاي نسبت كشش، براي آلومينيوم نرم، آلومينيوم نيمه سخت و برنج نيز در شكل ۱-۶، آمده است. تمام مواد، R كمتر از واحد دارند. 
تغييرات حد نسبت كشش كم است. همانطور كه انتظار مي‌رود؛ نتايج آزمايشگاهي زير نتايج تئوري افتاده. زيرا اين مقدار بستگي به روانكاري ايده‌آل در سطح فلانج دارد.

عتیقه زیرخاکی گنج