أخبار

تم تحدي تقنيات تشكيل الصفائح المعدنية باستمرار من خلال التحسينات في صناعة السيارات على مدى العقود القليلة الماضية. نظرًا لزيادة توقعات العملاء ومتطلبات السلامة والمنافسة في السوق ، هناك حاجة قوية للمنتجات ، والتي يمكن تصنيعها بشكل أكثر نجاحًا وأكثر اقتصادا وسرعة لتلبية هذه الاحتياجات المتزايدة في السوق. تعتمد نتائج عمليات تشكيل الصفائح المعدنية ، وخاصة عمليات السحب العميقة ، بشدة على المواد المستخدمة.

السحب العميق هو أهم عملية لتشكيل الصفائح ، حيث يتم تحويل الصفائح المعدنية المشوهة إلى حد كبير إلى الأجزاء المجوفة. من الناحية التجريبية ، يتم استخدام العديد من الأساليب المخبرية لتقييم ليونة الأوراق. تتضمن طرق الاختبار هذه عمليات الرسم العميق للكأس الأسطواني وعمليات التشكيل العميق. في الرسم العميق ، يتم رسم الصفائح المعدنية في شكل أسطواني مجوف حيث تكون القوى المطبقة غالبًا ما تكون متماثلة. لا تكون الخواص الميكانيكية للورقة متماثلة في جميع الاتجاهات ، ويمكن أن يكون تباين الكريستال لمواد الصفائح سببًا لعدم التجانس في اتجاه تبلور الحبوب. تتطلب المنتجات المسحوبة عميقًا هوامش تشغيلية ، مما سيزيد من تكاليف الإنتاج وجعل المنتجات الرقيقة ستكون مفيدة للتكاليف الإجمالية. تنتج صناعة السحب العميق حاويات معدنية مثل خزانات الضغط أو الفراغ ، وبعض قطع غيار السيارات والطائرات ، وعلب العلب والرصاص وعلب صناعة المشروبات الغازية.

وترد بعض خصائص المواد للمعادن المشتركة في الجدول 1.

الجدول 1: خصائص المواد من المواد المعدنية المشتركة

يمكن ملاحظة من الجدول 1 أن الفولاذ المتوسط يتمتع بصلابة عالية وقوة عالية الكثافة ، في حين أن الألومنيوم يحتوي على قيم معتدلة ولكن ذات قيمة جيدة ، مما يجعلها أكثر شيوعًا في تطبيقات السحب العميق. من ناحية أخرى فإن الكثافة الأصغر ومقاومة التآكل المصنوعة من الألومنيوم تجعلها مرشحًا جيدًا للحصول على مادة بديلة للصلب.

يعتمد التصميم والتحكم في عملية السحب العميق ليس فقط على المواد ، ولكن أيضًا على حالة واجهة مادة الأداة ، ميكانيكا تشوه البلاستيك ، المعدات المستخدمة ، والتحكم في تدفق المعادن. المعلمات الخاصة بالأدوات والأدوات التي تؤثر على نجاح أو فشل عملية السحب العميقة هي الثقب ، نصف القطر ، خلوص القوالب ، سرعة الصحافة ، التشحيم ، نوع ضبط التدفق على المعدن مثل قوة الضغط الفارغة (BHF) ، فارغة فجوة حامل (BHG) ، ورسم حبة. كل هذه الأنواع الثلاثة من القيود تخلق قوة تقييد عن طريق الاحتكاك بين الشريط والأدوات.

تضاعف استخدام سبائك الألومنيوم (Al) في تطبيقات السيارات ، ويعزى ذلك في الغالب إلى قوتها العالية إلى نسبة الوزن وقابلية إعادة التدوير الممتازة ، الأمر الذي يترجم فيما بعد إلى توفير كبير في التكلفة. ومع ذلك ، لأن تكاليف سبائك آل أعلى من تلك الخاصة بالفولاذ. زيادة الانخفاض في التكلفة أمر مهم لتوسيع استخدام هذه السبائك.

لتأسيس هندسة جزء ما ، من الضروري معرفة الحد الذي يمكن أن تتشكل به مادة الجزء دون الوصول إلى الفشل. يعتمد حد التشكيل هذا ، بالإضافة إلى تغيير الشكل وظروف العملية ، على قدرة المادة على التشوه دون عطل. تُستخدم نسبة الحد المسموح بها (LDR) بشكل شائع لتوفير مقياس لقابلية الصفائح المعدنية.

في عمل Gavaz M. ، تم فحص تأثير حامل الفراغات متعدد النقاط على LDR من صفائح Al-1050 باستخدام (BHG) المعرّفة على أنها المسافة الثابتة بين حامل الفراغ وسطح القالب في عملية الختم بواسطة Weili et الله. لتعزيز القابلية العميقة لألواح الألومنيوم.

يتم تحقيق ارتفاع LDR وارتفاع الكوب مقارنةً بحامل فارغ عادي عند استخدام حامل فارغ متعدد النقاط. تتشابه جودة السطح تقريبًا مع أنظمة التثبيت الفارغة العادية ، ومع ذلك ، تم العثور على خدش طفيف للكرة على السطح الداخلي للجدار الجانبي للكأس. في هذه الطريقة ، على الرغم من زيادة ارتفاع السحب و LDR ، إلا أنها ليست عملية للغاية بسبب وضع صعوبات الكرات أسفل الحامل الفارغ مع الشحوم.

يمكن استخدام هذه الطريقة بشكل عملي في وضع الكرات على الحامل الفارغ بإحكام باستخدام طريقة أخرى سيتم فحصها ، أو جعل سطح الحامل الفارغ متعدد النقاط بطرق مختلفة دون وضع الكرات. قد لا يكون استخدام حامل فارغ متعدد النقاط أفضل طريقة للحصول على أعلى LDR ، ولكنه قد يزيد LDR بشكل كبير ويمكن استخدامه لأغراض خاصة بنجاح.

غالبًا ما تستخدم المنتجات المسحوبة في العناصر الهيكلية في صناعة السيارات. هذا هو السبب في أن الرسم العميق هو أحد أكثر تقنيات تشكيل المعادن دراسة. علاوة على ذلك ، فإن هذه المنتجات ، مثل هياكل السيارات على سبيل المثال ، غالبًا ما تكون مهمة لكل من اعتبارات السلامة والتأثير المرئي للمنتج النهائي.

كما أنها تؤثر بشكل كبير على وزن المنتجات النهائية ، لذلك أينما تم استيفاء المتطلبات التكنولوجية ، يبحث منتجو الأجزاء المرسومة بعمق عن المواد التي تحل محل الفولاذ ، مثل سبائك الألومنيوم. استخدام سبائك الألومنيوم أكثر تعقيدًا ، ليس فقط بسبب ارتفاع التكاليف الإجمالية للألمنيوم نفسه ، ولكن أيضًا بسبب خواصه ، مما يجعل السحب العميق لهذه السبائك أكثر صعوبة.

في السنوات الأخيرة ، ارتفع اتجاه تخفيض الوزن في السيارات من وجهة نظر خفض استهلاك الوقود وانبعاث غاز العادم. قبل كل شيء ، يعتبر تطبيق سبائك الألومنيوم على ألواح جسم السيارات بشكل إيجابي وسيلة فعالة لتخفيض الوزن. إذا تم استخدام ألواح سبائك الألومنيوم فعليًا في لوحات هيكل السيارات ، فإن تقييم القابلية للتشكيل للضغط يكون مطلوبًا بالإضافة إلى الخصائص الميكانيكية مثل القوة والليونة.

في فولاذ الألواح ، من المعروف جيدًا أن تحديد نسبة السحب (LDR) لتقييم قابلية السحب العميق يتأثر إلى حد كبير بقيمة Lankford معبراً عنها بنسبة سلالة حقيقية في العرض إلى سلالة حقيقية في السماكة ، أي قيمة r (r = dεw / dεt ). وبالمثل ، يبدو أن ألواح سبائك الألومنيوم تظهر أيضًا ارتباطًا إيجابيًا بين متوسط قيمة r و LDR في ظل ظروف محدودة.

هنا ، عندما تكون r0 و r45 و r90 هي قيم r في اتجاهات 0 ° و 45 ° و 90 ° باتجاه الاتجاه المتداول على التوالي ، يتم إعطاء متوسط قيمة r بواسطة r ̅ = (r0 + 2r45 + r90) / 4 بشكل تقليدي . ومع ذلك ، لم يكن هذا الارتباط واضحًا من النتائج التجريبية حتى الآن ، لأن متوسط قيمة r لسبائك الألومنيوم الناتجة عن عمليات الدرفلة والصلب التقليدية تُظهر عمومًا قيمًا أقل من 1 ولا توجد إلا في نطاق ضيق يتراوح بين 0.55 إلى 0.85.

ورقة Paćko M. وآخرون. ويركز على الرسم العميق متعدد المراحل من جزء مربع نوع سبائك الألومنيوم AA5754 مع شفة. تم إجراء كل من التحليل التجريبي والعددي في هذه الدراسة للتنبؤ بأسباب الانكماش والتشقق التي تحدث في المنتجات المشوهة فيما يتعلق بتغيرات ظروف الاحتكاك على الأسطح الملامسة للأجزاء المرسومة بالأدوات.

تم إجراء عمليات المحاكاة العددية باستخدام برنامج eta / DYNAFORM و LS-DYNA R حلالا. أوضح البحث أن نتائج المحاكاة تتفق جيدًا مع نتائج عمليات السحب العميق متعدد المراحل الحقيقية. علاوة على ذلك ، توضح هذه الدراسة أن الظروف المناسبة للاحتكاك على سطح التلامس في أداة القطع أمر حاسم لصحة عملية السحب العميق التي تم تحليلها. يمكن أن يؤدي الاحتكاك الكبير جدًا إلى تقييد تدفق المواد ، خاصة على طول الحافة التي تربط بين الحوائط السفلية والجانبية للقطب ، مما يسبب التجاعيد والتشقق.

ويبين الشكل 4 مراحل النمذجة التي أجريت في هذا البحث.

الشكل 4: مراحل نمذجة عملية السحب العميق التي تم تحليلها

استنادًا إلى تحليل الرسم العميق متعدد المراحل للجزء المربع من نوع مع شفة ، مصنوع من سبائك الألومنيوم AA5754 ، يمكن استخلاص النتائج التالية:

1. نتائج المحاكاة التي أجريت باستخدام برنامج eta / DYNAFORM تتفق جيدًا مع نتائج عمليات السحب العميق متعدد المراحل الحقيقية.

2. الرسوم البيانية لتشكيل الحد مهمة جدا للتحليل النوعي للسلالات في كل مرحلة من مراحل عملية الرسم العميق. في الرسم متعدد المراحل الذي تم التحقيق فيه ، تعكس المساحات المختلفة من قطعة السحب التي تم تحليلها - مقارنة بنتائج المحاكاة العددية مع الرسوم البيانية لحد التشكيل - بدقة السلوك الحقيقي للمادة التي تم بحثها في كل مرحلة من مراحل التشوه.

3. زوايا الأجزاء من نوع الصندوق مهمة للغاية فيما يتعلق بتحليل عملية السحب العميق المستقصاة. غالبًا ما يحدث تقلص المادة بالإضافة إلى التكسير الناجم عن ضغوط الشد الكبيرة في هذه المناطق من منطقة السحب.

4. تعتبر الظروف المناسبة للاحتكاك على سطح التلامس في أداة القطع حاسمة لصحة عملية السحب العميق التي تم تحليلها. يمكن أن يؤدي الاحتكاك الكبير إلى تقييد تدفق المواد ، خاصة على طول الحافة التي تربط بين الحوائط السفلية والجانبية لقناة السحب ، مما يسبب التجاعيد والتكسير.

5. بناءً على ملاحظات السحب العميق للجزء المربع من سبائك الألومنيوم 5754 في الظروف الصناعية ، يمكن القول ، أنه يمكن تحسين ظروف الاحتكاك من خلال تطبيق مواد تشحيم مناسبة واختيار مناسب لمناطق قطعة السحب المراد مشحم. أثناء تشحيم الخرامة ، يجب إيلاء اهتمام خاص لزواياها وحوافها التي تربط بين الجدران السفلية والجانبية ، وأيضًا أسطح أدوات تلامس أدوات السحب مع التركيز بشكل خاص على مناطق انتقال الحواف الجانبية للجدران. وأكدت هذه الملاحظات جزئيا من نتائج عمليات المحاكاة.

6. يمكن ملاحظة زيادة في قوة السحب في المراحل المتتالية من السحب العميق متعدد المراحل الذي تم التحقق منه للجزء المربع من نوع سبائك الألومنيوم AA5754. من المحتمل أن يكون سبب ذلك هو تقليل نصف قطر زوايا السحب وكذلك تقليل نصف قطر الأسطح الجانبية. علاوة على ذلك ، فإن قدرة AA5754 الكبيرة على تصلب الإجهاد تؤثر بشكل كبير على قوة السحب.