بررسی تجربی شکل‌دهی ورق‌های فولادی زنگ‌نزن AISI 304 با استفاده از فشار بالای آب

نوع مقاله : مقاله علمی

نویسندگان
1 گروه مهندسی مکانیک، موسسه آموزش عالی کار ، قزوین، ایران
2 گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ملی مهارت، تهران، ایران
چکیده
در این مقاله، فرآیند شکل‌دهی تدریجی ورق‌های فولادی زنگ‌نزن (AISI 304) با استفاده از جریان آب پرفشار (واترجت) به‌صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفت. هدف اصلی، مطالعه‌ی اثر پارامترهای کلیدی شامل فشار پمپ، سرعت پیشروی نازل، ضخامت ورق و نوع ماده‌ی کمکی بر ویژگی‌های نهایی قطعه شکل ‌داده ‌شده بوده است. به‌منظور طراحی دقیق آزمایش‌ها، از روش طرح عاملی کامل استفاده شد و نتایج با تحلیل واریانس ANOVA مورد ارزیابی قرار گرفت. آزمایش‌ها بر روی ورق‌های با ضخامت‌های ۱ و 5/1 میلی‌متر و با استفاده از دو نوع افزودنی جهت افزایش انرژی جت شکل‌دهنده انجام شد. نتایج آزمایش‌ها نشان داد که فشار پمپ و سرعت پیشروی نازل بیشترین تأثیر را بر عمق شکل‌دهی دارند؛ به‌گونه‌ای که افزایش فشار از ۷۰ به ۸۰ بار موجب رشد 37 درصدی در عمق شکل‌دهی شده، در حالی‌که افزایش سرعت منجر به کاهش عمق نهایی گردید. هم‌چنین مشخص شد که قطر نازل و جنس ماده‌ کمکی تأثیر مستقیم بر زبری سطح و تختی دیواره‌ها دارند. به‌کارگیری سرباره‌ مذاب مس به‌عنوان ماده‌ پشتیبان موجب کاهش نازک‌شدگی کف گردید. در مقابل، استفاده از شن و ماسه سبب کاهش عمق تغییر شکل شد. نتایج نشان داد که فرآیند شکل‌دهی تدریجی با واترجت روشی مؤثر، انعطاف‌پذیر و غیرتماسی برای شکل‌دهی ورق‌های فلزی است که می‌تواند جایگزینی مناسب برای فرآیندهای مکانیکی سنتی نظیر شکل‌دهی تدریجی تک‌نقطه‌ای و چند نقطه‌ای محسوب شود.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Experimental investigation of forming AISI 304 stainless steel sheets using high water pressure

نویسندگان English

Farzad Rahmani 1
Seyed Jalal Hashemi 2
1 Department of Mechanical Engineering, Kar Higher Education Institute, Qazvin, Iran
2 1 Department of Mechanical Engineering, Kar Higher Education Institute, Qazvin, Iran 2 Department of Mechanical Engineering, Technical and Vocational University (TVU), Tehran, Iran
چکیده English

In this study, the water jet incremental sheet forming (WJISF) process of AISI 304 stainless steel sheets was experimentally investigated. The primary objective was to study the effects of key process parameters, including pump pressure, nozzle feed rate, sheet thickness, and the type of backing/support material, on the final characteristics of the formed part. A full factorial design of experiments (DOE) was employed to ensure accurate experimental planning, and the results were evaluated using analysis of variance (ANOVA). Experiments were conducted on sheets with thicknesses of 1 and 1.5 mm, using two different auxiliary materials to enhance the energy transfer of the forming jet. The experimental results showed that pump pressure and nozzle feed rate are the most influential parameters on forming depth. Specifically, increasing the pressure from 70 to 80 bar resulted in a 37% increase in forming depth, whereas increasing the feed rate led to a reduction in the final forming depth. Furthermore, it was found that the nozzle diameter and the type of backing material have a direct influence on surface roughness and wall flatness. The application of molten copper slag as a backing material reduced bottom thinning, while the use of sand resulted in a decrease in deformation depth. Overall, the results indicate that water jet incremental sheet forming is an effective, flexible, and non-contact sheet metal forming technique, which can be considered a suitable alternative to conventional mechanical incremental forming processes such as single-point incremental forming (SPIF) and multi-point incremental forming (MPIF).

کلیدواژه‌ها English

Incremental Sheet Forming
Water Jet
AISI 304 Stainless Steel
Jet Pressure
Thinning

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 02 اسفند 1404

  • تاریخ دریافت 13 آذر 1404
  • تاریخ بازنگری 09 بهمن 1404
  • تاریخ پذیرش 02 اسفند 1404
  • تاریخ اولین انتشار 02 اسفند 1404
  • تاریخ انتشار 02 اسفند 1404