متناوبc) ) خط چینی [45]

نمودار جابجایی لبه آزاد ورق در حین فرآیند شکل دهی با لیزر به ازای استراتژی متفاوت اسکن در شکل 5-20 نشان داده شده است. مطابق به نمودار زیر، که در میان سه استراتژی بررسی شده، روش خط چینی بیشترین زاویه خم و روش مستقیم کمترین زاویه خم را در بر می گیرد. علت این پدیده را در میتوان به اثر انباشتگی حرارت نسبت داد. زمانی که از استراتژی خط چینی استفاده می شود، سیکل سرمایش قطعه در هر پاس کاهش می یابد. در واقع، قطعه در دمای بالاتری باقی می ماند و شکل دهی آن در پاسهای بعدی افزایش می یابد. علاوه براین، روند شکل دهی قطعه در استراتژی خط چینی متقارن تر از سایر استراتژی ها است. در استراتژی مستقیم و متناوب ، لیزر از یک سمت قطعه وارد می شود و دمای آن را افزایش می دهد. این در حالی است که دمای انتهای مسیر همچنان در دماهای نزدیک به محیط باقی می ماند. بنابراین، زمانی که ورق از قسمت ابتدایی ورود لیزر شروع به شکل دهی می کند، قسمت های انتهایی ورق در برابر تغییر شکل مقاومت می کنند. در استراتژی خط چینی، ورق به طور متقارن تری تغییر شکل یافته و مقاومت قسمتهای مختلف ورق بسیار کمتر است. لازم به ذکر است که استراتژی خط چینی زمان فرآیند را افزایش می دهد. زیرا مسیر اسکن به طور گسسته و با جابجایی های زیاد منبع لیزر طی می شود.

شكل 5-20 : جابجايي لبه آزاد ورق در حين فرآيند به ازاي استرات‍‍ژي متفاوت اسكن

شكل 5-21 : توزيع دمايي قطعه در راستاي خط اسكن

فصل6
نتیجه گیری و پیشنهاد

6-1- نتیجه گیری
در این پایان نامه، فرآیند شکل دهی با استفاده از پرتو لیزر در ورقهای آلومینیوم به ضخامت های مختلف مورد مطالعه و آزمایش قرار گرفت. همچنین، به کمک شبیه سازی اجزای محدود، تاثیر پارامترهای فرآیندی موثر بر شکل دهی نهایی ورقهای آلومینیوم، به روش عددی بررسی شد.
نتیجه گیری به دست آمده از کار تجربی و شبیه سازی به شرح زیر است:
اثر پنج متغیر توان لیزر، سرعت اسکن، قطر پرتو، تعدادپاس و ضخامت ورق بر مقدار نهایی شکل دهی بررسی گردید. نتایج بررسی ها نشان می دهد که از میان متغیرهای یاد شده، تعداد پاس و توان لیزر رابطه مستقیم و ضخامت ورق، قطر پرتو و سرعت اسکن رابطه عکس با زاویه نهایی خم دارد.
براساس نمودارهای نشان داده شده، تاثیر تعداد پاس بر مقدار نهایی شکل دهی، نسبت به توان لیزر، بیشتر است. نتایج تجربی نشان می دهد که با افزایش تعداد پاس از یک به پنج، زاویه خمش از 0.88972 Deg به 6.19194 Deg افزایش یافته است. افزایش توان لیزر از مقدار 540W به 1260W باعث افزایش زاویه خمش از 2.53527 Deg به 4.21152 Deg شده است.
افزایش ضخامت ورق، قطر پرتو و سرعت اسکن، به ترتیب، بیشترین تاثیر را در کاهش زاویه خم نهایی دارد. نتایج تجربی نشان می دهدکه با افزایش ضخامت ورق از 0.5mm به 2.5mm، مقدار زاویه خمش از 5.28475 Deg به 1.36218 Deg کاهش یافته است. همچنین با افزایش سرعت اسکن از 0.8m/min به 1.2m/min زاویه خمش از 3.41166 Deg به 3.14055 Deg کاهش یافته است. نتایج عددی نشان می دهد که تحت شرایط شبیه سازی شده، که در آن گستره تغییر متغیرهای ورودی متفاوت از آزمایشهای تجربی است، افزایش قطر پرتو از 5mm به 7mm باعث کاهش زاویه خمش از 0.975 Deg به 0.415 Deg می گردد.
استفاده از یک نیروی کمکی، در کنار تابش پرتو لیزر، باعث افزایش میزان شکل دهی می گردد. در شرایط آزمایشهای انجام شده، کمتر از یک سوم شکل دهی نهایی حاصل از اعمال نیروی خارجی وبیشتر از دو سوم آن، حاصل از تابش پرتو لیزر است.
در فرآیندهای چند پاسه، زمان توقف یکی از عوامل موثر بر زاویه خم است. افزایش زمان توقف، تا یک محدوده مشخص، باعث افزایش زاویه خم می شود. انتخاب بهینه مدت زمان توقف باعث افزایش حدود 32% در در مقدار نهایی شکل دهی می شود.
در میان سه استراتژی مرسوم مورد استفاده در فرآیند چند پاسه، استراتژی خط چینی، متناوب و مستقیم، به ترتیب، دارای بیشترین میزان شکل دهی است. شکل دهی حاصل از فرآیند دو پاسه با استفاده از روش خط چینی دارای افزایش 16.5% نسبت به روش مسقیم و افزایش 11.5% نسبت به روش متناوب است.
در بخش طراحی آزمایش، یک رابطه برای پیش بینی زاویه خمش استخراج گردید.
6-2- پیشنهادهایی برای ادامه کار
پوشش دهی مختلف ورق آلومینیوم با انواع پوشش ها نظیر گرافیت، آنودایز کردن سطحی و… و بررسی تاثیر انواع پوشش بر میزان نهایی شکل دهی
ایجاد شیب دمایی اجباری با سرد کردن سطح پایینی ورق آلومینیوم و بررسی میزان افزایش شکل دهی
بررسی اثر مقدار نیرو بر شکل دهی نهایی در فرآیند شکل دهی با استفده از لیزر و به همراه نیروی کمکی و تعیین شرایط بهینه
مطالعه فرآیند شکل دهی سه بعدی با استفاده از پرتو لیزر در ورق های آلومینیوم
مراجع:
Springer Publisher, Metal Forming Handbook, Schuler © Springer, Verlag Berlin Heidelberg, 1998, pp. 5-17
Xi Zhang, Laser- Assisted High Precision Bending and It’s Applications, Ph.D. Thesis, Purdue University, 2004
Daniel F. Walczyk, Sameer Vittal, Bending of Titanium Sheet Using Laser Forming, Journal of Manufacturing Processes, 2000
Hong Shen, Frank Vollertsen, Modelling of Laser Forming- An Review, Computational Materials Science, 2009
Z. Hu, R. Kovacevic, M. Labudovic, Experimental and Numerical Modeling of Bulcking instability of Laser Sheet Forming, International Journal of Machine Tools & Manufacture, 2002
S. M. Mahdavian, H. Moslemi Naeini, Statistical Analysis of Parameter Effects on Bending Angle in Laser Forming Process by Pulsed Nd:YAG Laser, Optics & Laser Technology, 2010
M. S. Che Jamil, M. A. Sheikh, L. Li, A Study of the Effect of Laser Beam Geometries on Laser Bending of Sheet Metal by Buckling Mechanism, Optics & Laser Technology, 2011
Stuart Paul Edwardson, A Study into the 2D and 3D Laser Forming of Metallic Components, Ph.D. Thesis, University of Liverpool, 2004
F. Vollertsen, An analytical model for laser bending, Lasers Eng. 2, 261- 276, 1994
C. L. Yau, K. C. Chan, W. B. Lee, A new analytical model for Laser Bending, Laser Assisted Net Shape Engineering 2, pp. 357-366, 1997
Wu Shichun, Zheng Jinsong, An Experimental Study of Laser Bending for Sheet Metals”, Journal of Materials Processing Technology, 1999
Guan Yanjin, Sun Sheng, Zhao Guoqun, Luan Yiguo, Influence of Material Properties on the Laser Forming Process of Sheet Metals, Journal of Materials Processing Technology, 2005
Zhenqiang Yao, Hong Shen, Yongjun Shi, Jun Hu, Numerical Study on Laser Forming of Metal Plates with Pre- Loads, Computational Materials Science, pp. 27-32, 2007
S. P. Edwardson, E. Abed, C. Carey, K. R. Edwards, G. Dearden, K. G. Watkins, Factors Influencing the Bend per Pass in Multi- Pass Laser Forming, Laser Assisetd Net Shape Engineering 5, Proceedings of the LANE 2007
G. N. Labeas, Development of a Local Three- dimensional Numerical Simulation Model for the Laser Forming Process of Aluminium Components, Journal of Materials Processing Technology, pp. 248-257, 2008
Hong Shen, Zhenqiang Yao, Study on Mechanical Properties after Laser Forming, Optics and Lasers in Engineering, 2009
Jie Liu, Sheng Sun, Yanjin Guan, Zhong Ji, Experimental on Negative Laser Bending Process of Steel Foils, Optics and Lasers in Engineering, 2010
Dongjiang Wu, Qiang Zhang, Guangyi Ma, Yuquan Guo, Dongming Guo, Laser Bending of Brittle Materials, Optics and Lasers in Engineering, 2010
F. Quadrini, A. Guglielmotti, E. A. Squeo, V. Tagliaferri, Laser Forming of Open-cell Aluminium Foams, Journal of Materials Processing Technology, 2010
S. M. Knupfer, A. M. Paradowska, O. Kirstein, A. J. Moore, Characterization of the Residual Strains in Iterative Laser Forming, Journal of Materials Processing Technology, 2011
Wang Xu-yue, Xu Wei-xing, Xu Wen-ji, Hu Ya-feng, Liang Yan-de, Wang Lian-ji, Simulation and Prediction in Laser Bending of Silicon Sheet, Transactions of Nonferrous Metal Society of China, 2011
Yongjun Shi, Yancong Liu, Peng Yi, Jun Hu, Effect of Different Heating Methods on Deformation of Metal Plate Under Upsetting Mechanism in Laser Forming, Optics & Laser Technology, 2012
Shitanshu Shekhar Chakraborty, Vikranth Racherla, Ashish Kumar Nath, Parametric Study on Bending and Thickening in Laser Forming of Bowl Shaped Surface, Optics and Lasers in Engineering, 2012
Amir H. Roohi, H. Moslemi Naeini, External Force-assisted Laser Forming Process for Gaining High Bending Angles, Journal of Manufacturing Processes, 2012
Guan Yanjin, Hongmei Zhang, Liu Jie, Sun She, Laser Micro-bending Process on the Characteristics of the Laser Polarization, Journal of Materials Processing Technology, 2012
Kuntal Maji, D. K. Pratihar, A. K. Nath, Experimental Investigations and Statistical Analysis of Pulsed Laser Bending of AISI 304 Stainless Steel Sheet, Optics & Laser Technology, 2013
Mehdi Safari, Mahmoud Farzin, Experimental and Numerical Investigation of Laser Bending of Tailor Machined Blanks, Optics & Laser Technology, 2013
D. P. Shidid, M. Brandt, M. Mahdavian, Study of Effect of Process Parameters onn Titanium Sheet Metal Bending using Nd:YAG Laser, Optics & Laser Technology, 2013
K. Bartkowiak, S.P. Edwardson, J. Borowski, G. Dearden, K.G. Watkins, Laser Forming of Thin Metal Components for 2D and 3D Applications Using a High Beam Quality, Low Power Nd:YAG Laser and Rapid Scanning Optics, International Workshop on Thermal Forming, 2005
S. P. Edwardson, K. G. Watkins, G. Dearden, J. Magee, “3D Laser Forming of Saddle Shapes”, Proc 3rd International Conference on Laser Assisted Net Shaping, 2001
Lu Zhang, P. Michaleris, “Investigation of Lagrangian and Eulerian Finite Element Methods for Modeling the Laser Forming Process”, Finite Elements in Analysis and Design, pp. 383-405, 2004
E. Abed, S. P. Edwardson, G. Dearden, K. G. Watkins, “Geometrical Technique for Closed Loop 3- dimensional Laser Forming”, Photon 06 Conference Manchester, Institute of Physics,2006
Stuart Paul Edwardson, “A Study into the 2D and 3D Laser Forming of Metallic Components”, Ph.D. Thesis, University of Liverpool, 2004
G. Dearden, S. P. Edwardson, “Some Recent Developments in two- and three Dimensional Laser forming for Macro and Micro Applications” Journal of Optics: Pure and Applied Optics, 2003
S. P. Edwardson, E. Abed, P. French, G. Dearden, K. G. Watkins,

دسته بندی : No category

دیدگاهتان را بنویسید