مطالعۀ توزیع تنش‌پسماند در فرایند سوراخ‌کاری اصطکاکی در ورق‌های آلومینیوم 7075 با بکارگیری مدلسازی المان محدود

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری دانشگاه صنعتی خواجه نصیر الدین طوسی

2 دانشکده مهندسی مکانیک-ساخت و تولید-دانشگاه کاشان

10.22034/ijme.2024.436544.1920

چکیده

اهمیت سوراخ‌کاری ورق‌ها و نیز دورریز مواد در اثر فرایند ماشین‌کاری از گذشته موردنظر صنعت بوده است. فرایند سوراخ‌کاری اصطکاکی ضمن کاهش دورریز ماده در قطعات به‌خصوص ورق‌ها یک فلنج شکل ایجاد می‌کند تا بتوان قطعات را به هم متصل نمود. در این تحقیق با کمک نرم‌افزار المان محدود آباکوس فرایند سوراخ‌کاری اصطکاکی برای ورق‌هایی با سه ضخامت، همچنین، سه سرعت دورانی و نیز سه نرخ پیشروی طراحی شد و تحلیل نتایج آن با استفاده از نرم‌افزار آنالیز داده‌های آماری دیزاین اکسپرت انجام شد. برای این فرایند طراحی آزمایشی از روش سطح پاسخ به کمک تحلیل داده‌ها استفاده شد. جنس قطعات از آلومینیوم 7075 که به‌عنوان یک مادۀ کاربردی در صنایع خودروسازی، تولیدی، نظامی و هوافضا انتخاب شد. نتایج برای حالت بهینه در این آزمایش‌ها جهت به‌دست آوردن کمینه نیروی ماشین‌کاری تنظیم شد و همچنین، بهترین شرایط برای انتخاب پارامترهای به صورتی مشخص شد که بیشترین سرعت دورانی، نیز کمترین نرخ پیشروی و ضخامت قطعه را داشته باشد. در این فرایند دمای بالاتر به دلیل بهتر جریان یافتن ماده مناسب است و با افزایش ضخامت، دما افزایش می‌یابد. مهم‌ترین عوامل تأثیرگذار در عیوب قطعات در صنعت متاثر از تنش‌های پسماند است. باتوجه‌به اینکه بررسی تنش‌پسماندتاکنون روی این فرایند به صورت شبیه‌سازی المان محدود انجام نشده است لذا، تنش‌پسمانددر راستاهای مختلف بررسی شد. تغییرات تنش‌پسمانددر نزدیک سوراخ ایجاد شده نشان داد که تنش‌پسماند فشاری در نزدیک سوراخ ایجاد شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

An investigation of residual stress distribution in friction drilling of AA-7075 sheets by finite element modeling

نویسندگان [English]

  • Alireza Bagheri bami 1
  • Mohammad Honarpisheh 2
1 Student at k.n.toosi university of technology
2 Faculty of mechanical engineering
چکیده [English]

The importance of drilling in sheets and material extrusion in machining processes has long been recognized in the industry. The friction drilling process, while reducing material waste, particularly in sheet components, creates a bush-shape to facilitate component connections. In this study, the friction drilling process for sheets of three different thicknesses, three rotational speeds, and three feed rates was designed using ABAQUS finite element software, and the results were analyzed using Design-Expert statistical data analysis software. The response surface methodology (RSM) was used for experimental design in this process. The material chosen for the components was aluminum 7075, a widely used material in automotive, manufacturing, military, and aerospace industries. The results were adjusted to determine the optimal conditions for minimizing machining force and selecting the best parameters, such as maximum rotational speed, minimum feed rate, and component thickness. In this process, higher temperatures are preferable for better material flow, and temperature increases with thickness. The most influential factors affecting component defects in industries affected by residual stresses are important. Since residual stress analysis has not been simulated using finite element analysis in this process so far, residual stresses were examined in different directions. Changes in residual stress near the created hole indicated compressive residual stresses near the hole.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Friction Drilling
  • Residual stress
  • Design of experiment (DOE)
  • Finite element (FEM)
  • force