Abstract
In this paper, a FEM is used to determine the effect of die design on sheet
hydroforming process. The hydraulic deformation is a process for sheet forming by applying
hydraulic pressurized liquid on the sheet. This process is characterized by its ability to give
homogenous strain distribution along the blank with highly mechanical properties. To
simulate deformation process and analyze the results theoretically, a special programmer for
finite elements (Ansys15) has been used. To prove rightness of numerical simulation, a die
with the same dimensions of used die in research has been built. The simulation of the
sample deformation process has been performed by using circular plate of aluminum alloy
(1435) with two different thickness (1)mm using four profile radius for lower die
(2,4,6,8,10)mm and under effect of (10) KN blank holder force(BHF). These parameters
have been used to know the effect of die profile radius and blank holder force on the product
in term of stresses distribution and wrinkling and tearing and average of thickness change
along the length from the center of the sample to the final edge on the accuracy and the
shape of final product.
hydroforming process. The hydraulic deformation is a process for sheet forming by applying
hydraulic pressurized liquid on the sheet. This process is characterized by its ability to give
homogenous strain distribution along the blank with highly mechanical properties. To
simulate deformation process and analyze the results theoretically, a special programmer for
finite elements (Ansys15) has been used. To prove rightness of numerical simulation, a die
with the same dimensions of used die in research has been built. The simulation of the
sample deformation process has been performed by using circular plate of aluminum alloy
(1435) with two different thickness (1)mm using four profile radius for lower die
(2,4,6,8,10)mm and under effect of (10) KN blank holder force(BHF). These parameters
have been used to know the effect of die profile radius and blank holder force on the product
in term of stresses distribution and wrinkling and tearing and average of thickness change
along the length from the center of the sample to the final edge on the accuracy and the
shape of final product.
Keywords
Die design
die profile radius.
finite element simulation
hydraulic pressurized liquid
Sheet hydroforming
Abstract
التشكيل الهيدروليكي هو عملية تشكيل الصفائح بواسطة تسليط ضغط هيدروليكي للسائل على الصفيحة حيث تمتاز
هذه العملية بأنها تعطي توزيع انفعال متجانس على طول العينة وكذلك خواص ميكانيكية عالية . ولمحاكاة عملية التشكيل
وتحليل النتائج نظريا فقد تم استخدام برنامج خاص بتقنية العناصر المحددة(ANSYS 11)وللإثبات صحة المحاكاة
العددية تم بناء قالب بنفس إبعاد القالب المستخدم في البحث . تمت محاكاة عملية تشكيل لنموذج باستخدام قرص من سبيكة
الألمنيوم (1435)بسمك (1و2)ملم مع خمسة أنصاف أقطار الحافة القالب السفلي هي (10,8,6,4,2)ملم وتحت تأثير
ثلاثة قوى مختلفة للمسك هي (15,10,5)كيلو نيوتن ،حيث تم استخدام هذه المتغيرات لمعرفة تأثير سمك المعدن ونصف
قطر حافة القلب ومقدار قوة المسك على المنتج بدلالة توزيع الاتتهادات والانبعاج ومعدل تغير السمك على طول المسافة
من مركز النموذج إلى الحافة النهائية على دقة وشكل المنتج. كشفت النتائج التي تم الحصول عليها أن الفشل بالانفجار هو
السائد عند استخدام سمك (1ملم) في حين أن الفشل بالتجاعيد يكون سائدا عند استخدام سمك (2ملم) ، كذلك فأن الفشل
بالتجاعيد يزداد عند استخدام قوة مسك اقل أو تساوي ( 5كيلو نيوتن) ، أما بخصوص الاستنتاتات فقد وتد انه كلما قل
قطر حافة القالب زادت الاتتهادات المتكونة لذلك فأن أفضل تصميم لقطر حافة القالب والتي معها يكون تغيير السمك قليل وقيمة الاجتهادات الناتجة قليلة وموزعه بانتظام هو عند استخدام قالب بنصف قطر حافة (8ملم) مع قوة مسك (10
كيلو نيوتن) وذلك لصفيحة بسمك (1ملم) ، أما عند استخدام صفيحة بسمك (2ملم) فأن أفضل تصميم لنصف قطر حافة
القالب هو (10ملم) مع قوة مسك (15كيلو نيوتن) . تضمن الجانب العملي صناعة جهاز التشكيل الهيدروليكي مع عدة
قوالب سفلية متغيرة في قطر الحافة واستخدام قرص من سبيكة الألمنيوم (1435)بقطر (80ملم) كعينة لعمل وعاء شبه
كروي ومن ثم مقارنة التغير في السمك مع النتائج العددية . أعطت النتائج العملية موافقة جيدة مع النتائج العددية
وكانت اعلي نسبة تفاوت بين النتائج العملية والنتائج العددية هي (5.7%).
هذه العملية بأنها تعطي توزيع انفعال متجانس على طول العينة وكذلك خواص ميكانيكية عالية . ولمحاكاة عملية التشكيل
وتحليل النتائج نظريا فقد تم استخدام برنامج خاص بتقنية العناصر المحددة(ANSYS 11)وللإثبات صحة المحاكاة
العددية تم بناء قالب بنفس إبعاد القالب المستخدم في البحث . تمت محاكاة عملية تشكيل لنموذج باستخدام قرص من سبيكة
الألمنيوم (1435)بسمك (1و2)ملم مع خمسة أنصاف أقطار الحافة القالب السفلي هي (10,8,6,4,2)ملم وتحت تأثير
ثلاثة قوى مختلفة للمسك هي (15,10,5)كيلو نيوتن ،حيث تم استخدام هذه المتغيرات لمعرفة تأثير سمك المعدن ونصف
قطر حافة القلب ومقدار قوة المسك على المنتج بدلالة توزيع الاتتهادات والانبعاج ومعدل تغير السمك على طول المسافة
من مركز النموذج إلى الحافة النهائية على دقة وشكل المنتج. كشفت النتائج التي تم الحصول عليها أن الفشل بالانفجار هو
السائد عند استخدام سمك (1ملم) في حين أن الفشل بالتجاعيد يكون سائدا عند استخدام سمك (2ملم) ، كذلك فأن الفشل
بالتجاعيد يزداد عند استخدام قوة مسك اقل أو تساوي ( 5كيلو نيوتن) ، أما بخصوص الاستنتاتات فقد وتد انه كلما قل
قطر حافة القالب زادت الاتتهادات المتكونة لذلك فأن أفضل تصميم لقطر حافة القالب والتي معها يكون تغيير السمك قليل وقيمة الاجتهادات الناتجة قليلة وموزعه بانتظام هو عند استخدام قالب بنصف قطر حافة (8ملم) مع قوة مسك (10
كيلو نيوتن) وذلك لصفيحة بسمك (1ملم) ، أما عند استخدام صفيحة بسمك (2ملم) فأن أفضل تصميم لنصف قطر حافة
القالب هو (10ملم) مع قوة مسك (15كيلو نيوتن) . تضمن الجانب العملي صناعة جهاز التشكيل الهيدروليكي مع عدة
قوالب سفلية متغيرة في قطر الحافة واستخدام قرص من سبيكة الألمنيوم (1435)بقطر (80ملم) كعينة لعمل وعاء شبه
كروي ومن ثم مقارنة التغير في السمك مع النتائج العددية . أعطت النتائج العملية موافقة جيدة مع النتائج العددية
وكانت اعلي نسبة تفاوت بين النتائج العملية والنتائج العددية هي (5.7%).