مطالعه تجربی پرس‌کاری ورق‌های چندلایه فلز/کامپوزیت تقویت‌شده با الیاف شیشه و ذرات نانو رس

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه بیرجند

2 دانشیار مهندسی مکانیک/دانشگاه بیرجند

3 دانشگاه تفرش

چکیده

اضافه شدن ذرات نانو به ورق چندلایه، باعث بهبود هر چه بیشتر خواص و کارایی این چندلایه‌ها می‌شود. در این پژوهش، فرایند تغییر شکل در ورق‌های چندلایه فلز–نانوکامپوزیت شامل زمینه پلی‌پروپیلن تقویت شده با ذرات نانو رس و الیاف شیشه به‌عنوان لایه هسته و آلومینیوم 1050 آنیل شده به‌عنوان لایه‌های پوسته، با استفاده از آزمایش‌های تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا، اثر درصدهای وزنی مختلف ذرات نانو رس نسبت به فاز زمینه شامل 1، 3، 5 و 7 درصد وزنی بر مقادیر عمق کشش و نیروی بیشینه تغییر شکل در فرایند شکل‌دهی پرسی اندازه‌گیری شده است. به‌منظور تعیین اثر اضافه شدن ذرات نانو رس، نتایج حاصل از تغییر شکل ورق‌های چندلایه فلز/نانوکامپوزیت با ورق چندلایه فلز/کامپوزیت شامل فاز زمینه پلی‌پروپیلن خالص تقویت شده با الیاف شیشه بدون ذرات نانو رس مقایسه شده است. نتایج حاصل نشان‌دهنده قابلیت اجرای فرایند پرس‌کاری در ورق‌های چندلایه فلز/نانوکامپوزیت می‌باشد. همچنین مشاهده شد که به‌طورکلی با اضافه شدن درصدهای مختلف ذرات نانو رس، پارامترهای کشش شامل نیروی بیشینه و عمق کشش تغییر یافته است. همچنین مکانیزم‌های آسیب غالب در تمامی نمونه‌ها، ترک‌خوردگی لایه‌ها و جدایش بین لایه‌ها می‌باشد. اضافه شدن ذرات نانو رس تأثیری بر اصول مکانیزم شکست در فرایند شکل‌دهی پرسی ورق‌های چندلایه فلز/کامپوزیت ندارد و تنها بر مقادیر پارامترهای فرایند کشش تأثیرگذار می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Experimental study on stamping of metal/composite laminates reinforced with glass fibers and nanoclay particles

نویسندگان [English]

  • Farzad Boroumand 1
  • S. M. Hossein Seyedkashi 2
  • Mohammad Hossein Pol 3
1 Mechanical engineering department, University of Birjand
2 Associate Prof. of Mechanical Engineering/University of Birjand
3 Tafresh university
چکیده [English]

The addition of nanoparticles to the multilayer sheets improves the properties and performance of these laminates. In this research, the deformation process in metal-nanocomposite laminates including polypropylene matrix reinforced with nanoclay and glass fibers as core layer and annealed aluminum 1050A as the skin layer has been investigated using experimental method. In this regard, the effect of different weight percentages of nanoclay relative to the base phase, including 1, 3, 5 and 7 wt% on the values of drawing depth and maximum drawing force in the stamping process has been measured. In order to determine the effects of adding nanoclay particles, the results of deformation of metal/nanocomposite laminates are compared with metal/composite laminate including pure polypropylene reinforced with glass fibers. The results show the ability to perform stamping process of metal/nanocomposite laminates. It was observed that in general, with the addition of different percentages of nanoclay particles, drawing parameters including the maximum drawing force and the drawing depth have changed. Also, the failure mechanisms in all samples are crack growth in layers and delamination of layers. Addition of nanoclay particles has no effect on the principle of failure mechanism in the stamping process of metal/composite laminates and only affects the values of the process parameters.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Metal-Nanocomposite Laminates
  • Nanoclay Particles
  • Deformation Mechanism
  • Stamping Process