بررسی عددی رفتار تغییر شکل در خمکاری ورق با لیزر توسط الگوی تابش‌دهی منحنی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

دانشیار، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک، اراک

چکیده

در این پژوهش شبیه­سازی عددی فرآیند خمکاری با لیزر ورق فلزی توسط الگوی تابش­دهی منحنی بررسی می­شود. بدین منظور از نرم­افزار تجاری آباکوس جهت انجام شبیه­سازی­های المان محدود استفاده می­شود. ورق فلزی مورد بررسی، فولاد کم کربن مایلد استیل1 با ضخامت 1 میلی‌متر می­باشد. به کمک میدان تنش حاصل از شبیه­سازیهای عددی و تحلیل اثر تنش‌های باقیمانده در جهت­های مختلف واقع بر مسیر تابش­دهی با لیزر، مکانیک تغییر شکل و دلیل خمش ورق در فرآیند خمکاری با لیزر توسط الگوی تابش­دهی منحنی مورد بررسی قرار می­گیرد. نتایج نشان می­دهند که مسیر تابش­دهی منحنی می­تواند به طور مناسب ورق فلزی فولادی را خمکاری نماید. همچنین اثر پارامترهای توان لیزر، سرعت اسکن لیزر و قطر پرتوی لیزر بر میانگین جابجایی­های ورق خمکاری شده با لیزر توسط مسیر تابش­دهی منحنی مورد بررسی قرار می­گیرند. نتایج نشان می­دهند که با افزایش توان لیزر، میانگین جابجایی­های ورق خمکاری شده با لیزر توسط الگوی تابش­دهی منحنی افزایش می­یابد. همچنین از شبیه­سازی­های عددی نتیجه گرفته می­شود که با افزایش سرعت اسکن لیزر میانگین جابجایی­های ورق خمکاری شده با لیزر کاهش می­یابد. ثابت می­شود که با افزایش قطر پرتوی لیزر میانگین جابجایی­های ورق خمکاری شده با لیزر کاهش می­یابد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Numerical investigation of deformation behavior in laser bending of sheet with curved irradiating scheme

نویسنده [English]

  • Mehdi Safari
Department of Mechanical Engineering, Arak University of Technology, Arak, Iran
چکیده [English]

In this research, numerical simulation of laser bending process of the metallic sheet with curved irradiating scheme is investigated. For this purpose, the commercial ABAQUS software is used for performing the finite element simulations. The used sheet metal is the low carbon mild steel with thickness of 1 mm. Using the stress field obtained by the numerical simulations and analyzing the residual stresses in different directions located on the laser irradiation path, the mechanics of deformation and the reason for sheet bending in the laser bending process with curved irradiating scheme are investigated. The results show that the curved irradiating scheme can properly bend the steel sheet. Also, the effects of laser power, laser scanning speed and laser beam diameter on the average value of displacements of the laser-bent sheet with curved irradiating scheme are investigated. The results show that with increasing the laser power, the average value of displacements of laser-bent sheet with curved irradiating scheme is increased. Also, it is concluded from numerical simulations that with increasing the laser scanning speed, the average value of displacements of laser-bent sheet is decreased. It is proved that with increasing the laser beam diameter, the average value of displacements of laser-bent sheet is decreased.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Laser bending process
  • Numerical investigation
  • Curved irradiating scheme
  • Deformation behavior

مراجع

[1] K. Maji, D. Pratihar, A. Nath, Experimental investigations and statistical analysis of pulsed laser bending of AISI 304 stainless steel sheet, Optics & Laser Technology, Vol. 49, pp. 18-27, 2013.
[2] M. Safari, H. Mostaan, M. Farzin, Laser bending of tailor machined blanks: Effect of start point of scan path and irradiation direction relation to step of the blank, Alexandria Engineering Journal, Vol. 55, No. 2, pp. 1587-1594, 2016.
[3] R. Kant, S.N. Joshi, Thermo-mechanical studies on bending mechanism, bend angle and edge effect during multi-scan laser bending of magnesium M1A alloy sheets, Journal of Manufacturing Processes, Vol. 23, pp. 135-148, 2016.
[4] M. Safari, J. Joudaki, Prediction of bending angle for laser forming of tailor machined blanks by neural network, Iranian Journal of Materials Forming, Vol. 5, No. 1, pp. 47-57, 2018.
[5] B. N. Fetene, V. Kumar, U. S. Dixit, R. Echempati, Numerical and experimental study on multi-pass laser bending of AH36 steel strips, Optics & Laser Technology, Vol. 99, pp. 291-300, 2018.
[6] R. Kant, S.N. Joshi, A Numerical Investigation into the Effect of Forced Convection Cooling on the Performance of Multi-scan Laser Bending Process, in Application of Lasers in Manufacturing, pp. 21-43, Singapore, Springer, 2019.
[7] X. Wang, Y. Shi, Y. Guo, R. Sun, Laser bending and edge effect control of laminated metal composite plate, Chinese Journal of Lasers, Vol. 47, No. 3, pp. 0302004, 2020.
[8] U. Nath, V. Yadav, R. Purohit, Finite element analysis of AM30 magnesium alloy sheet in the laser bending process, Advances in Materials and Processing Technologies, pp. 1-13, 2021.
[9] Y. Zhang, W. Dong, T. Yang, C. Guo, F. Chen, Edge effect reduction in laser bending of DP980 high-strength steel, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Vol. 119, No. 3, pp. 1965-1973, 2022.
[10] M. Safari, M. Farzin, H. Mostaan, A novel method for laser forming of two-step bending of a dome shaped part, Iranian Journal of Materials Forming, Vol. 4, No. 2, pp. 1-14, 2017.
مهندسی ساخت و تولید ایران
دوره 9، شماره 2
اردیبهشت 1401
صفحه 1-7

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار