مطالعه تجربی و عددی تأثیر پارامترهای قالب، سایز دانه و نسبت t/d بر روی برگشت فنری در خمکاری میکرو-W

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه پیام نور مشهد، مشهد، ایران

2 مربی، مهندسی مکانیک، دانشگاه زابل، زابل، ایران

3 کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی کرمانشاه، کرمانشاه، ایران

چکیده

خمکاری میکرو یک فرایند شکل‌دهی جهت ایجاد خم با شعاع‌های بسیار کوچک می‌باشد و در تولید قطعات حساس صنعت الکترونیک به‌کاربرده می‌شود. نکته مهم و کلیدی در فرایند خمکاری میکرو، تولید قطعات با حفظ دقت ابعادی بالا می‌­باشد. یکی از عیوب تأثیرگذار بر دقت ابعادی و تلرانسی این قطعات، پدیده برگشت فنری می­‌باشد که ارتباط مستقیمی با پارامترهای ابزار و ماده دارد. در پژوهش حاضر، رفتار برگشت فنری ورق مسی C12200 در یک قالب جدید خمکاری به شکل W، مورد مطالعه قرار گرفت؛ همچنین اثرات عوامل فرایندی شامل شعاع سنبه، شعاع ماتریس و نسبت ضخامت ورق به سایز دانه با استفاده از شبیه‌سازی المان محدود و آزمایش‌های تجربی مورد تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان می­‌دهد که بیشترین زاویه برگشت فنری برای سایز دانه 33 میکرومتر و کمترین برای سایز دانه 133 میکرومتر حاصل می‌گردد. نتایج نشان داد بهترین شرایط از نقطه نظر کاهش زاویه برگشت فنری در حالت کمترین نسبت ضخامت ورق به سایز دانه حاصل می­‌شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The experimental and numerical study of the effect die parameters, grain size and ratio t/d on spring-back ‎in micro W-bending

نویسندگان [English]

  • Rahele Podinehei 1
  • Saeid Shahraki 2
  • Hadi Ebrahimi 3
1 Department of Mechanical Engineering, Payame Noor University of Mashhad, Mashhad, Iran
2 Department of Mechanical Engineering, University of Zabol, Zabol, Iran
3 Department of Mechanical Engineering, Science and Research, Islamic Azad University Kermanshah, Kermanshah, Iran
چکیده [English]

Micro bending is a forming process to create bends with very small radius and it is used in the production of sensitive parts of the electronics industry. The key point of the micro bending process is the production of parts while maintaining high dimensional accuracy. One of the defects effecting the dimensional accuracy and tolerance of these parts is the spring-back phenomenon which is directly related to the parameters of the tool and the material. In the present study, the spring back behavior of C12200 copper sheet in a new W-shaped bending die has been studied. Also, the effects of process factors including punch radius, die radius and sheet thickness to grain size ratio it was analyzed using finite element simulation and experimental tests. The results showed that the highest spring back angle is obtained for the grain size of 33 µm and the lowest for the grain size of 133µm. The results showed that the best conditions in terms of reducing the spring back angle are obtained in the lowest ratio of sheet thickness to grain size.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Micro bending
  • Annealing
  • Spring-back
  • Grain size
  • Finite Element
[1] Z. Tekiner, An experimental study of the examination of spring-back of sheet metals with several thicknesses and properties in bending dies, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 145, No. 1, pp. 109-117, 2004. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2003.07.005
[2]   V. Esat, H. Darendeliler, M. I. Gokler, Finite element analysis of spring-back in bending of aluminium sheets, Materials and Design, Vol. 23, No. 2, pp. 223-229, 2004. https://doi.org/10.1016/S0261-3069(01)00062-0.
[3]   I. karaagac, The evaluataion of process parameters on spring-back in V bending using the flexforming process, Materials Research, Vol. 20, No. 5, pp. 1291-1299, 2017. https://doi.org/10.1590/1980-5373-MR-2016-0799.
[4] S. B. Chikalthankar, G. D. Belurkar, V. M. Nandedkar, Factors effecting on spring-back in sheet metal bending, International Journal of Engineering and Advanced Technology, Vol. 3, No. 4, pp. 2249-8958, 2014. https://www.researchgate.net/publication/332291075
[5] X. Liu, S. Zhao, Y. Qin, C. Wan, Size the effects on spring-back of CuZn37 brass foils in tension and micro W-bending, Journal of Engineering Manufacture, Vol. 105, No. 14, pp. 2439-2448, 2017. https://doi.org/10.1177/0954405417690557
[6] K. Matsushita, T. Furushimak, T. Adak, Spring-in Behavior of Crystalline CFRTP Sheet after Thermal U-bending, Procedia Engineering, Vol. 184, No. 1, pp. 560-566, 2017. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.04.136
[7] C. C. Chen, Experimental study on punch radius and grain size effects in V-bending process, Material and Manufacturing Processes, Vol. 29, No. 4, pp. 461-465, 2014. https://doi.org/10.1080/10426914.2014.880468
[8]   X. Liu, S. Zhao, Y. Qin, J. Zhao, A parametric study on the bending accuracy in micro W-bending using taguchi method, Measurement, Vol. 100, No. 1, pp. 233-242, 2017. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2016.12.007.
[9]   G. kiswanto, A. mahmuda, D. Priadi, Preliminary investigation of micro V bending, MATEC Web of conferences, Vol. 108, 2017. https://doi.org/10.1051/matecconf/201710806001
[10] X. Liu, X. Han, S. Zhao, Y. Qin, T. Yang, Optimization of micro W-bending process parameters using I-optimal design-based response surface methodology, Manufacturing review, Vol. 8, 2021. https://doi.org/10.1051/mfreview/2021005
 [11] C. Wang, S. Wang, S. Wang, G. Chen, Investigation on Spring-back Behavior of Cu/Ni Clad Foils during Flexible Die Micro V-Bending Process, metals, Vol. 9, No. 8, pp. 892-903, 2019. https://doi.org/10.3390/met9080892
[12] N.A. Khamis, S.M. Zin, A.R. Bahari, Mild steel sheet metal forming using abaqus software, Arpn Journal of Engineering and applied Sciences, Vol. 11, No. 20, 2016. https://www.researchgate.net/publication/310510276
[13] J.G. Liu, M.W. Fu, J. Liu, W.L. Chan, Influence of size effect on the spring back of sheet metal foils in micro-bending, Computational Materials Science, Vol. 50, No. 7, pp. 2604-2614, 2011. https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2011.04.002
[14] J. Wang, M. Fu, J. Ran, Analysis of the size effect on spring-back behavior in micro-scaled U-bending process of sheet metals, Advanced Engineering Materials, Vol. 16, No. 4, pp. 421-432, 2014. https://doi.org/10.1002/adem.201300275
[15] W.D. Callister, D.G. Rethwisch. Fundamentals of materials science and engineering, 2nd ed. Wiley & Sons, pp. 252-258, 2007. https://www.wiley.com/en-us
 [16] S. Thipprakmas, W. Phanitwong, Process parameter sesign of spring-back and spring-go in V-bending process using taguchi technique, Mater Design, Vol. 32, No. 4, pp. 4430-4436, 2011. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2011.03.069