مهندسی ساخت و تولید ایران

مهندسی ساخت و تولید ایران

استفاده از میدان مغناطیسی جهت کاهش بازگشت فنری در خم‌کاری ورق آلومینیوم 1050

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی‌ ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی بیرجند، بیرجند، ایران
2 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی بیرجند، بیرجند، ایران
3 دانشیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی بیرجند، بیرجند، ایران
چکیده
بازگشت فنری یکی از عیوب رایج فرایندهای شکل‌دهی ورق مخصوصاً خم‌کاری است که به دلیل آزاد شدن کرنش‌های الاستیک پس از باربرداری روی می‌دهد. برای به حداقل رساندن و یا حذف این پدیده از روش‌های نوینی مانند جریان الکتریکی پالسی و شکل‌دهی الکترومغناطیسی استفاده می‌شود. در این مقاله، برای اولین بار از میدان مغناطیسی برای کاهش بازگشت فنری استفاده‌شده است. مطالعه بر روی آلومینیوم 1050 انجام و مشاهده شد با اعمال میدان مغناطیسی از مقدار بازگشت فنری کاسته می‌شود. با انجام آزمایش کشش معین شد که اعمال میدان مغناطیسی در هنگام تغییر شکل موم‌سان منجر به افزایش استحکام می‌شود. بنابراین، وجود ناحیه پلاستیک با استحکام بالاتر در کنار ناحیه تغییر شکل الاستیک عامل کاهش بازگشت فنری شناخته شد. علاوه براین، پارامترهای مؤثر بر بازگشت فنری شامل عرض ورق، سرعت سنبه و جهت نورد در دو حالت با و بدون اعمال میدان مغناطیسی استاتیکی بررسی شد. از روش سطح پاسخ برای بیان بازگشت فنری به‌عنوان تابعی درجه دوم از پارامترهای مؤثر استفاده و برای بررسی اثر پارامترها تحلیل واریانس انجام شد. با توجه به تحلیل واریانس انجام‌شده معین شد که میدان مغناطیسی می‌تواند باعث کاهش اثربخشی جهت نورد و سرعت سنبه بر بازگشت فنری در فرایند خم‌کاری ورق موردمطالعه شود؛ درحالی‌که براثر بخشی عرض ورق اثری ندارد. در پایان، تغییر خواص مکانیکی در تغییر شکل پلاستیک با  اثر مگنتو پلاستیسیته شرح داده شد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

The use of magnetic field to reduce the spring back in bending of aluminum sheet 1050

نویسندگان English

Hossein Eidi 1
Iman Zohourkari 2
Masoud Rakhshkhorshid 3
1 MSc Student, Department of Mechanical Engineering, Birjand University of Technology, Birjand, Iran
2 Assistant Professor, Department of Mechanical Engineering, Birjand University of Technology, Birjand, Iran
3 Associate Professor, Department of Mechanical Engineering, Birjand University of Technology, Birjand, Iran
چکیده English

Spring back is one of the common defects in metal forming processes, especially in the bending process, which occurs due to the release of elastic strains after loading. To minimize or eliminate this phenomenon, new methods such as pulsed electric current and electromagnetic forming are used. In this study, the use of magnetic field to reduce the spring back is used for the first time. The research was conducted on 1050 aluminum alloy and it was observed that magnetic field causes the reduction of spring back. Performing the tensile testing, it was determined that exposing the magnetic field, during the plastic deformation, causes the increase in the strength (i.e. the flow stress). So, the existence of a plastic region with higher strength in the neighborhood of the elastic region was distinguished as the reason of the reduction in the spring back. Moreover, the effective parameters on spring back, including sheet width, mandrel speed and rolling direction were investigated for both cases of with and without exposing the static magnetic field. Response surface method was used to express the spring back as a function of these parameters and analysis of variance was used to investigate the effectiveness of theses parameters. It was determined that the magnetic field can reduce the effectiveness of the rolling direction and spindle speed on the spring back of the studied sheet in bending; while, it has no effect on the effectiveness of the sheet. Finally, the change in the mechanical properties was described by magneto-plastic effect.

کلیدواژه‌ها English

Bending
Spring Back
Magnetic Field
1050 aluminum alloy
[1] Karajibani E, Hashemi R, Sedighi M. Forming limit diagram of aluminum-copper two-layer sheets: Numerical simulations and experimental verifications. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2017 Jun;90:2713-22. doi: 10.1007/s00170-016-9585-1
 [2] Bruschi S, Altan T, Banabic D, Bariani PF, Brosius A, Cao J, Ghiotti A, Khraisheh M, Merklein M, Tekkaya AE. Testing and modelling of material behaviour and formability in sheet metal forming. CIRP Annals. 2014 Jan 1;63(2):727-49. doi: 10.1016/j.cirp.2014.05.005
[3] Mori KI, Bariani PF, Behrens BA, Brosius A, Bruschi S, Maeno T, Merklein M, Yanagimoto JJ. Hot stamping of ultra-high strength steel parts. Cirp Annals. 2017 Jan 1;66(2):755-77. doi: 10.1016/j.cirp.2017.05.007
[4] Cinar Z, Asmael M, Zeeshan Q, Safaei B. Effect of springback on A6061 sheet metal bending: a review. Jurnal Kejuruteraan. 2021;33(1):13-26. doi: 10.17576/jkukm-2020-33(1)-02
[5] John Panicker G. Study on Sheet Metal Bending. ScienceOpen Preprints. 2022 Jul 31. doi: 10.14293/S2199-1006.1.SOR-.PP0XUZU.v1
[6] Ikumapayi OM, Akinlabi ET, Madushele N, Fatoba SO. A brief overview of bending operation in sheet metal forming. Advances in Manufacturing Engineering: Selected articles from ICMMPE 2019. 2020:149-59.
[7] Liu YZ, Zhan LH, Ma QQ, Ma ZY, Huang MH. Effects of alternating magnetic field aged on microstructure and mechanical properties of AA2219 aluminum alloy. Journal of Alloys and Compounds. 2015 Oct 25;647:644-7. doi: 10.1016/j.jallcom.2015.05.183
[8] Wang PY, Wang ZJ, Xiang N, Cai SP, Li ZX. Mechanism of magnetic field condition on deformation behavior of sheet metal using a property-adjustable flexible-die. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2020 Jul;109:629-44. doi: 10.1007/s00170-020-05712-0
[9] Gu Q, Huang X, Xi J, Gao Z. The influence of magnetic field on fatigue and mechanical properties of a 35CrMo steel. Metals. 2021 Mar 26;11(4):542. doi: 10.3390/met11040542
[10] Nawaz B, Long X, Yang Z, Zhao J, Zhang F. Effect of magnetic field on microstructure and mechanical properties of austempered 70Si3MnCr steel. Materials science and engineering: A. 2019 Jun 24;759:11-8. doi: 10.1016/j.msea.2019.05.023
[11] Fu JW, Yang YS. Microstructure and mechanical properties of Mg–Al–Zn alloy under a low-voltage pulsed magnetic field. Materials Letters. 2012 Jan 15;67(1):252-5. doi: 10.1016/j.matlet.2011.09.021
[12] Deng N, Wang J, Wang J, He Y, Lan Z, Zhao R, Beaugon E, Li J. Microstructure and properties of AlCoCrCuFeNi high-entropy alloy solidified under high magnetic field. Materials Letters. 2021 Feb 15;285:129182. doi: 10.1016/j.matlet.2020.129182
 [13] Liu Y, Sun Q, Liu J, Wang S, Feng J. Effect of axial external magnetic field on cold metal transfer welds of aluminum alloy and stainless steel. Materials Letters. 2015 Aug 1;152:29-31. doi: 10.1016/j.matlet.2015.03.077
[14] Yip WS, To S. Control of the ductile and brittle behavior of titanium alloys in diamond cutting by applying a magnetic field. Scientific Reports. 2019 Mar 11;9(1):4056. doi: 10.1038/s41598-019-40702-7
[15] Çadırlı E, Kaya H, Räbiger D, Eckert S, Gündüz M. Effect of rotating magnetic field on the microstructures and physical properties of Al–Cu–Co ternary eutectic alloy. Journal of Alloys and Compounds. 2015 Oct 25;647:471-80. doi: 10.1016/j.jallcom.2015.05.162
[16] Li GR, Xue F, Wang HM, Zheng R, Zhu Y, Chu QZ, Cheng JF. Tensile properties and microstructure of 2024 aluminum alloy subjected to the high magnetic field and external stress. Chinese Physics B. 2016 Aug 25;25(10):106201. doi: 10.1088/1674-1056/25/10/106201
[17] Fang J, Mo J, Li J, Cui X, Fan S. Electromagnetic pulse assisted progressive deep drawing. Procedia Engineering. 2014 Jan 1;81:801-7. doi: 10.1016/j.proeng.2014.10.079
[18]  Brief A. ANSYS Maxwell Magnetic Field Formulation.
[19] Akbarzadeh B, Gorji H, Bakhshi M, Jamaati R, Mirnia MJ. Development of a new process for the severe plastic deformation of AA 1050 to improve the mechanical properties. Iranian Journal of Manufacturing Engineering. 2020 Jun 21;7(4):19-29. [In Persian]
[20] Mahmoodi M, Karkeabadi M, Hajighorbani R. Investigating the Effective Parameters in the Spring Back of Two Layers Sheet Copper-Austenitic Stainless Steel in the Incremental Sheet Forming. Iranian Journal of Manufacturing Engineering. 2020 Jan 21;6(8):10-20. [In Persian]