بررسی عددی و تجربی عیب چین‎خوردگی لبه در فرآیند شکل‎دهی غلتکی سرد مقاطع عریض

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

2 عضو هیئت علمی/دانشگاه تربیت مدرس

3 استادیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خاتم الانبیا، بهبهان

4 مهندسی ساخت و تولید/دانشکده مهندسی مکانیک/دانشگاه تربیت مدرس

5 استادیار، دانشکده مهندسی صنایع و مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد قزوین ، قزوین

چکیده

شکل‎دهی غلتکی سرد یک فرآیند شکل‎دهی پیچیده است که در آن کیفیت محصولات به شدت وابسته به پارامترهای فرآیند است. عیب چین‌‌خوردگی لبه ورق یکی از عیوب رایج در فرآیند شکل‌دهی غلتکی سرد مقاطع عریض می‌باشد. چین‎خوردگی لبه باعث بروز مشکلاتی از قبیل کاهش کیفیت ابعادی، سایش غلتک‎های شکل‎دهی به دلیل تماس با لبه چین‎خورده و توزیع غیریکنواخت نیروهای شکل‎دهی در طول خط تولید می‎شود. بدین منظور برای بررسی عیب چین‎خوردگی در این پژوهش از شبیه‎سازی اجزای محدود و آزمایش‎های تجربی استفاده شد. ابتدا برای تأیید نتایج شبیه‎سازی، یک مدل دقیقاً مطابق با آزمایش‎های تجربی متشکل از یک ایستگاه نگه‎دارنده و یک ایستگاه شکل‎دهی برای تولید یک پروفیل ذوزنقه‎ای ایجاد شد. سپس با شبیه‎سازی این فرآیند در نرم‌افزار اجزای محدود آباکوس و مقایسه توزیع کرنش طولی در نزدیکی لبه‎ی بال با کرنش‎های تجربی، مدل عددی صحت‎سنجی شده ‎است. پس از صحت‎سنجی مدل عددی، از آن برای شبیه‌سازی مقطعی مشابه و دارای دو کانال در راستای عرضی و در سه ایستگاه شکل‎دهی استفاده و تأثیر پارامترهای جنس ورق (تنش تسلیم و توان کارسختی)، ضخامت ورق و فاصله‎ی بین ایستگاهی بر عیب چین‎خوردگی لبه بررسی شد. نتایج این پژوهش نشان داد که با افزایش تنش تسلیم عیب چین‎خوردگی افزایش و با افزایش توان کارسختی، ضخامت ورق و فاصله بین ایستگاهی، عیب چین‎خوردگی کاهش می‎یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical and experimental study of the edge wrinkling defect of cold roll forming of wide profiles

نویسندگان [English]

  • Hossein Mohammadi Najafabadi 1
  • Hasan Moslemi Naeini 2
  • Rasoul Safdarian 3
  • Davood Akbari 4
  • Mohammad Mehdi Kasaei 5
  • Behnam Abbaszadeh 1
1 Department of Mechanical Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Islamic Republic of Iran
2 Department of Mechanical Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Islamic Republic of Iran
3 Department of Mechanical Engineering, Behbahan Khatam Alanbia University of Technology, Behbahan, Khoozestan, Islamic Republic of Iran
4 Department of Mechanical Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Islamic Republic of Iran
5 Faculty of Industrial and Mechanical Engineering, Islamic Azad University of Qazvin, Qazvin, Iran.
چکیده [English]

The Cold roll forming is a complex forming process which quality of its products is highly dependent on the process parameters. The edge wrinkling defect is one of the common defects in the cold roll forming process of wide profiles. Edge wrinkling leads to several problems such as decrease in dimensional quality, wearing of forming rolls due to contact with the buckled edge and non-uniform distribution of forming forces through the production line. In order to investigate the edge wrinkling defect in this study, the finite element simulation and experimental tests were used. At first, for validation of simulation results, one model in exact in accordance with experimental set up and with one holding station and one forming station to produce one trapezoidal profile was created. Then by simulating this process in Abaqus software and comparing the longitudinal strain in simulation and experimental results, the numerical model was validated. After verifying the numerical model, it was used for simulating a similar profile with two channels in transversal direction and in three forming stations and then the effect of sheet material (yield stress and work hardening exponent), strip thickness and distance between the roll stands are investigated on the edge wrinkling defect of products. Results of this study show that wrinkling increases with the yield stress increase, but decreases with increase in work hardening exponent, strip thickness and distance between the roll stands.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cold roll-forming
  • Edge wrinkling defect
  • Finite element simulation
  • wide profiles