بررسی تجربی تأثیر پارامتر های موثر لیزر و تعداد پاس بر زاویه خم فولاد نرم و شبیه سازی فرآیند

در سالهای اخیر، روش های شکل دهی ورق فلزی با استفاده از لیزر، بطور رو به رشدی مورد توجه قرار گرفته است. این روش ها می توانند جایگزین بسیار خوبی برای برخی از روش های سنتی شکل دهی باشند. در شکل دهی ورق های فلزی به کمک لیزر روش های مختلفی مورد استفاده قرار گرفته و از این رو فرآیند های متفاوتی تحت عنوان روش های شکل دهی ورق های فلزی با استفاده از لیزر مطرح گردیده است. مکانیزم گرادیان حرارتی یکی از این روش هاست که در شکل دهی و خمکاری دقیق کاربرد دارد. در این روش ورق به کمک پرتو لیزر، در راستای مورد نظر حرارت داده می شود و در اثر نیرو های بین لایه ها ممان نسبتاً بزرگی ایجاد شده و باعث خم شدن ورق می گردد. در این روش ابزار با قطعه کار تماس فیزیکی ندارد و از این رو به روش شکل دهی با ابزار مجازی موسوم است. یکی از مسائل مطرح در این فرآیند، پیش بینی زاویه خم در قطعات تولید شده است. بنابراین برای تولید یک قطعه با زاویه خم دلخواه، ضروری است که تأثیر پارامتر های موثر این فرآیند بر زاویه خم مورد بررسی قرار گیرد. در این پایان نامه ورق های فلزی از جنس st 12، به کمک لیزر پالسی nd:yag شکل داده شده اند. از میان نرم افزار های المان محدود موجود، نرم افزار abaqus برای شبیه سازی فرآیند و بررسی کانتور های دمایی مورد استفاده قرار گرفت. آزمایش ها با روش پاسخ سطح و با گزینه ی کسری (½fraction ) نرم افزارdesign expert و پارامتر های توان لیزر در محدوده 140 تا 220 وات، سرعت حرکت لیزر از 3 تا 5 میلیمتر بر ثانیه، ضخامت ورق فلزی از 5/0 تا 5/2 میلیمتر، پهنای پالس 7 تا 11 میلی ثانیه و تعداد پاس از 1 تا 5، انجام شد. از دستگاه اندازه گیری مختصات (cmm) برای اندازه گیری زاویه خم استفاده شد. در نهایت روی تعدادی از قطعات خم شده در شرایط یکسان، بررسی ریزساختار و سختی سنجی در ناحیه خم شده، صورت گرفت. تحلیل های آماری صورت گرفته بر روی نتایج نشان داد که از میان متغیر های مورد بررسی سرعت حرکت لیزرکمترین تأثیر و ضخامت ورق و تعداد پاس بیشترین تأثیر را روی زاویه خم دارد بطوریکه با افزایش تعداد پاس زاویه خم افزایش و با افزایش سرعت و ضخامت ورق، زاویه خم کاهش یافت. همچنین توان لیزر و پهنای پالس تأثیر چندانی بر زاویه خم نداشتند. بررسی های ریزساختاری و ریزسختی انجام شده مبین تغییر ریزساختار در ناحیه کوچکی در نزدیکی سطح مورد تابش و تغییر میزان سختی در امتداد ضخامت ورق بود، هر چند این تغییرات از روند یکنواخت و مشخصی پیروی نمی کردند. همچنین با مشاهده کانتور های دمایی حاصل از شبیه سازی و ریزساختار به وجود آمده در اثر حرارت و تغییرات دما می توان به این نتیجه رسید که شبیه سازی انجام شده از دقت مناسبی در زمینه پیش بینی دما برخوردار است.