مهندسی ساخت و تولید ایران

مهندسی ساخت و تولید ایران

امکان‌سنجی تجربی شکل‌دهی ورق‌های مسی به روش وکیوم‌فرمینگ

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
محسن خادم 1
سید جلال همتی 2
1 فارغ‌التحصیل کارشناسی‌ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران
2 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران
10.22034/ijme.2024.432653.1892
چکیده
وکیوم‌فرمینگ یکی از فرآیندهای شکل­‌دهی ورق­‌های پلاستیکی است. این فرآیند به دلیل سادگی و سرعت تولید بالا و حذف یکی از قالب­‌ها، از محبوبیت خاصی برخوردار است. ایده اصلی این تحقیق، امکان­سنجی تعمیم فرآیند وکیوم‌فرمینگ برای شکل­‌دهی ورق­‌های فلزی است. برای این­ منظور، جایگزین­‌های طراحی موجود در نظر گرفته شدند. در آزمایش‌­های تجربی، شکل قالب و درنتیجه قطعه‌کار، به‌صورت قطاعی از کره لحاظ گردید. با مقایسه نمودار تنش ـ کرنش پلی اتیلن ترفتالات که در وکیوم‌فرمینگ کاربرد زیادی دارد با نمودار ورق مس خالص، دمای ºC۶۰۰ برای این منظور انتخاب گردید. برای گرمایش قطعه‌کارها از کوره القایی فرکانس بالا استفاده‌ شده است. هم‌چنین، با به‌کارگیری دو جک­ پنوماتیک، نیروهای کمکی برای شکل‌دهی ورق اعمال ‌شده است. در سطح ورق­گیرها، با استفاده از ترمز کشش به‌صورت یک برجستگی با سطح مقطع دایره‌ای، سعی گردیده است چروکیدگی ناشی از شکل‌دهی رفع شود. در بین ضخامت‌­های مختلف ورق مورد مطالعه، امکان شکل­‌دهی ورق‌های مسی در محدوده 0/4 الی 0/7 میلی­متر تا نسبت کشش کل 58% وجود دارد ولی با پیکره‌بندی فعلی بایستی ور‌ق‌های با ضخامت کم‌تر را مورد مطالعه قرار داد.
کلیدواژه‌ها
فرآیند ترموفرمینگ
شکل‌دهی وکیوم‌فرمینگ
گرمایش القایی ورق
شکل‌دهی ورق فلزی

عنوان مقاله English

Experimental feasibility study of forming copper sheets by vacuum forming method

نویسندگان English

Mohsen Khadem 1
Seyed Jalal Hemmati 2
1 MSc Graduate, Department of Mechanical Engineering, University of Hormozgan, Bandar Abbas, Iran
2 Associate Professor, Department of Mechanical Engineering, University of Hormozgan, Bandar Abbas, Iran
چکیده English

Vacuum forming is one of the forming processes of plastic sheets. This process is particularly popular due to its simplicity and high production speed and the removal of one of the dies. The main idea of this research is the feasibility of generalizing the vacuum forming process for forming metal sheets. For this purpose, the available design alternatives were considered. In the experimental tests, the shape of the die and, as a result, the workpiece, was considered as a sector of sphere. By comparing the stress-strain diagram of Polyethylene terephthalate, which is widely used in vacuum forming, with the diagram of pure copper sheet, the temperature of 600 ºC was chosen for this purpose. A high-frequency induction furnace is used for heating the workpiece. Also, by using two pneumatic jacks, auxiliary forces have been applied to form the sheet. On the surface of the blank holders, using a drawing bead in the form of a ridge with a circular cross-section, has been tried to eliminate the wrinkling caused by forming. Among the different thicknesses of the studied sheet, it is possible to form copper sheets in the range of 0.4 to 0.7mm up to a total drawing ratio of 58% still, but with the current configuration, sheets with less thickness should be studied.

کلیدواژه‌ها English

Thermoforming
Vacuum Forming
Sheet Induction Heating
Sheet Metal Forming
[1] Khadem M. Experimental study of the feasibility of forming copper sheets by vacuum forming method [thesis]. Bandar Abbas, IRAN: university of Hormozgan; 2018. [In Persian]
[2] Rosen SR. A History of the growth of thermoforming industry. PLASTIMACH CORP., 2023.
[3] Nam G, Ahu K, Lee J. Three-dimensional simulation of thermoforming process and its comparison with experiments. Polymer Engineering and Science. 2000;40(10):2232-40. doi: 10.1002/pen.11355
[4] Collins P, Harkin-Jones E, Martin P. The role of tool/sheet contact in plug-assisted thermoforming. International polymer Processing. 2002;17(4):361-69. doi: 10.3139/217.1702
[5] Karamanou M, Warby M, Whiteman J. Computational modelling of thermoforming processes in the case of finite viscoelastic materials. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. 2006;195:5220-38. doi: 10.1016/j.cma.2005.10.029
[6] Connor CO, Martina P, Sweeney J, Menary G, Caton-Rose P, Spencer P. Simulation of the plug-assisted thermoforming of polypropylene using a large strain thermally coupled constitutive model. Journal of Materials Processing Technology. 2013;213:1588-600. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2013.02.001
[7] khaleghi M, Mashayekhi M, Mosadegh P. Modeling of the thermoforming process of high impact polystyrene. Iranian Journal of Manufacturing Engineering. 2015;2(2):31-8. [In Persian]
[8] Mirzaloo Y, Saraeian P., Shakouri E, Najafi M. Experimental investigation on the effect of thickness, heating time and extrude direction on thermal shrinkage and thickness variations ABS sheet in vacuum forming process. Iranian Journal of Manufacturing Engineering. 2020;7(8):1-9. [In Persian]
[9] Adhikari N, Gautam S, Timilsina N, Kaphle S, Shrestha P. Design and simulation of components of vacuum forming machine. 2021. doi: 10.13140/RG.2.2.25387.67369
[10] Adhikari N, Timilsina N, Gautam S, Kaphle S, Shrestha P. Design and simulation of components of vacuum forming machine using household vacuum cleaner. Journal of Engineering Issues and Solutions. 2021;1:138-57. doi: 10.3126/joeis.v1i1.36834
[11] Sanjari M, Amini S, Moradi M. Introducing and expressing the experimental results obtained from the method of forming copper, aluminum and stainless-steel metal sheets by vacuum method. 5th National Conference of Metals and Materials Forming (MATFORM05); 2011 October 12; Sharif university, Tehran, IRAN: 2011. [In Persian]
[12] Gupta S, Sharma K, Saxena NS. Temperature Dependent Mechanical Analysis of Chalcogenide (CdS, ZnS) Coated PET Films. ISRN Polymer Science. 2013;(2-3). doi: 10.1155/2013/952612
[13] Garnier G, Chehab B, Yrieix B, Fladin L. On the essential work of fracture in polymer-metal multilayers. Journal of Material Science. 2009;44(20):5537-43. doi: 10.1007/510853-009-3775-2
[14] Rudnev V, Loveless D, Cook RS. Handbook of induction heating. Second edition, CRC Press; 2017