مطالعه ی تجربی و المان محدود اثر توزیع نیرو بر پیش-شکل دهی الکترومغناطیسی قطعات ورقی مخروطی از جنس آلیاژ آلومینیوم

در شکل دهی قطعات مخروطی به­روش سنبه و ماتریس سنتی، به دلیل به وجود آمدن تمرکز تنش در محل برخورد سنبه و قطعه کار، نازک شدگی و پارگی در ورق رخ می افتد. همچنین در جایی که تماسی بین سنبه و ورق وجود ندارد، احتمال زیادی در به­وجود آمدن چروکیدگی نیز وجود دارد. از این­رو، برای شکل دهی این دسته از قطعات، همواره روش های نو مورد بررسی قرارگرفته اند. شکل دهی الکترومغناطیسی (Electromagnetic Forming)، ازجمله روش های نسبتا قدیمی شکل دهی سرعت-بالا است که در سال های اخیر توجه زیادی را به خود جلب کرده است. در پژوهش پیش رو، فرآیند شکل دهی پیش فرم قطعات مخروطی آلومینیومی به کمک نیروی الکترومغناطیسی به دو روش المان محدود و آزمون تجربی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. ابتدا شکل دهی تجربی توسط سیم پیچ حلزونی ساده موردبررسی قرار گرفت و پس از تایید اعتبار شبیه سازی ها، تحلیل اثر چگالی نیرو در راستای شعاعی و محوری در نقاط مختلف ورق انجام شد. با استفاده از نتایج به دست آمده، سیم پیچ جدیدی طراحی و ساخته شد که توانایی توزیع مناسب نیرو در راستای شعاعی و محوری را دارد. کاهش توان مصرفی تا یک چهارم، افزایش مقدار نیروی شعاعی رو به داخل و ارتفاع پیش فرم مخروط شکل گرفته تا ۲ برابر، به حداقل رساندن نیروی اصطکاک، کاهش نازک­شدگی مرکز قطعه کار به مقدار ۳ درصد (ضمن افزایش ارتفاع ۲ برابری) و ازبین رفتن چروک خوردگی در ناحیه فلنج ورق از مزایای استفاده از سیم پیچ جدید نسبت به سیم پیچ اولیه است.

کلیدواژه ها:

electromagnetic sheet forming ، explosive forming ، finite element analysis ، electromagnetic force distribution ، شکل دهی الکترومغناطیسی ورق ، شکل دهی انفجاری ، تحلیل المان محدود ، توزیع نیروی الکترومغناطیسی