lines method ARTICLE INFORMATION

Transcript

1 ی ب 7- ظظ ضواره دوره 34 تابستاى ایراى تولید و ساخت ههندسی هجله پژوهطی علوی فصلناهه ایران تولید و ساخت مهندسی هنپتبنسیل خطوط روش از استفبده بب پیچیذه قطعبت آهنگری در بهینه پیصفرم طراحی بناب 4 باروقی بابک 3 سیدکاشی سیدمحمدحسین * گللو حسینپور محمد آقازاده سعید ت زاى رجایی ؽ یذ دتیز تزتیت دا ؾگا هکا یک ه ذعی ارؽذ کارؽ اعی دا ؾج ی - ت زاى رجایی ؽ یذ دتیز تزتیت دا ؾگا هکا یک ه ذعی اعتادیار - تیزج ذ تیزج ذ دا ؾگا هکا یک ه ذعی اعتادیار 3- ت زاى رجایی ؽ یذ دتیز تزتیت دا ؾگا هکا یک ه ذعی دکتزی دا ؾج ی 4- m.hoseinpour@srttu.edu پغتی ص ذ ق ت زاى * مقاله اطالعات کاهل پض ؾی هقال 34 تیز 07 دریافت: 34 تیز پذیزػ: 34 اعف ذ 0 عایت: در ارائ اصگاى: کلیذ پیؼفزم آ گزی نپتا غیل خط ط ر ػ آسهایؼ طزاحی هحذ د اجشای ؽثی عاسی چکیده قالة کاهل ؽذى پز تاعث هیت ا ذ قطع ت هجاس اعوال قاتل کز ؼ تیؾتزیي قطعات ذعی فزم پیچیذگی ت ج تا ه اعة پیؼفزم طزاحی تل ذ ف الدی اهتقارى قطع تزای پیؼفزم طزاحی هقال ایي در ؽ د. ت لیذی قطع کیفیت ت ث د قالة عوز افشایؼ آ گزی یز ای کا ؼ تا فزای ذ هحذ د اجشای ؽثی عاسی اس ت دعتآهذ تایج گزفت ص رت جزهی ت سیع ر ػ الکتزیکی نپتا غیل خط ط ر ػ اس اعتفاد تا کوک ت آى ا تیي نپتا غیل خط ط ؽذ ایجاد ایی فزم ا لی لقو تیي الکتزیکی اختالفپتا غیل اعت. ؽذ هقایغ تجزتی آسهایؼ ای یز ی هیشاى کوتزیي گزفتي ظز در تا 3D دیفزم زمافشار در تحلیل آسهایؼ طزاحی ا جام تا اداه در اعت. ؽذ اعتخزاج آتاک ط زمافشار تغت آ گزی قالة ایت در اعت. ؽذ ا تخاب ه ج د پیؼفزم ای هیاى اس پیؼفزم ت تزیي کز ؼ ت ؼ اریا ظ ؽکلد ی تزای السم پیؼفزم کارآهذی اثثات تزای گزفت. قزار آسهایؼ ه رد ؽذ عاخت الکتزیکی نپتا غیل خط ط ر ػ کوک ت طزاحیؽذ پیؼفزم ت هزت ط یک اختی ؾاىد ذ ت دعتآهذ تایج ک گزفت ا جام الکتزیکی نپتا غیل خط ط ر ػ جزهی ت سیع ر ػ تیي هقایغ ای ت دعتآهذ اعت. ت د ا لی ه اد د رریش گزهی 37 کا ؼ آ گزی یز ی درصذی کا ؼ کز ؼ ت سیع درصذی 4 Optimal preform design in forging of complex parts using equipotential lines method Saeed Aghazadeh, Mohammad Hoseinpour Gollo *, Seyed Mohammad Hossein Seyedkashi, Babak Baroughi Bonab - Department of Mechanical Engineering, Shahid rajaee Teacher Training University, Tehran, Iran - Department of Mechanical Engineering, University of Birjand, Birjand, Iran * P.O.B , Tehran, Iran, m.hoseinpour@srttu.edu ARTICLE INFORMATION Original Research Paper Received June 0 Accepted 0 July 0 Available Online 4 February 06 Keywords: Preform Equipotential lines method Design of experiments Finite element simulation ABSTRACT Design of appropriate preform while considering geometry complication and maximum allowable strain into part, may result in appropriate die filling, forging load reduction, increasing tool life, and improving the material property of manufactured part. In this paper, preform design for long and asymmetrical steel parts using equipotential lines and mass distribution methods is performed. Then the results of the finite element simulations have been compared with the experimental tests. The electric potential difference generated between billet and final part, and equipotential lines between them are extracted using ABAQUS software. After design of experiments, and analysis in the DEFORM-3D software, while keeping the necessary force of forming and variance of stress and strain to minimum, the best preform has been selected among other preforms. Finally, forging die is manufactured and tested based on the designed preform using equipotential lines method. For the purpose of performance verification, comparison between equipotential lines and traditional mass distribution methods has been performed, where the results showed %4 uniformity in strain distribution, % reduction in forging loads and 37 grams saving in initial raw material. هقذهه - ت یس ث ظ ض ضطث يب فكبض تحت ف ع اظ ت ز ای قى ز ی فطاي س آ طی هطفی بز ز ضضيع وطز و اؾت. غ ة ذ ال سؾی قى ثب لغؼ اي عطاحی زض ان ی ا ساف اظ يىی ت یس ظ ب وب ف فطاي س ثطای يه زض پیچیس لغؼبت ت یس اي ى ث ت خ ثب اؾت. فطاي س قس التهبزیتط لغؼ ثطای طح چ س يب يه زض ثبيس یؿت ا ىب پصيط آ طی طح يب ت ؾؼ پػ ف خ ج تطي پیففط عطاحی ][. ز عطاحی پیففط ذغب ؾؼی و ه ث پیففط لب ت بی عطاحی ثیكتط اؾت. آ طی فطاي س ض بی ؾ تی ب س ض ت ظيغ خط ی ا دب یق ز و ظ ب ثط ت یس ث دط ع ب ث ز ذجط افطاز تدطثیبت اظ اؾتفبز یبظ س پط عي لب ت عطاحی قس. ر ا س ث ی پیففط لب ت وب قس پط ا ساف ثب پیف-فط از ز ضضيع وب ف لب ت ػ ط افعايف بؾت زا ث سی Please cite this article using: نمایید: استفاده ذیل عبارت از مقاله این به ارجاع برای S. Aghazadeh, M. Hoseinpour Gollo, S.M.H. Seyedkashi, B. Baroghi Bonab, Optimal preform design in forging of complex parts using equipotential lines method, Iranian Journal of Manufacturing Engineering, Vol., No., pp. -7, 0 (in Persian)

2 طراحی پیصفرم بهینه در آهنگری قطعات پیچیده با استفاده از روش خطوط هنپتانسیل یط ی آ طی ا دب ی یطز. ثطای ا ی ثبض ی ىبضا ف ][ زض ؾب 00 تحمیمی ثط ج بی تئ ضی خطيب ا ىتطيؿیت خ ت عطاحی قى پیففط آ طی يه لغؼ تمبض ح ضی ا دب زاز س. زض اي ض ثط عجك ؼیبض بی تكبث ا ط س ضيبضی ض ع ضز تحمیك ثال یسا ىب یىی یسا غ بعیؿی يب یسا خطيب ط ب غیط قجی ث س ضيبضی یسا ا ىتط اؾتبتیه ثبق س یت ا ض ع فیعيىی ضز ظط ضا ثب اؾتفبز اظ یسا ا ىتط اؾتبتیىی قجی - ؾبظی وطز. يب ی ىبضا ف ]3[ ث عطاحی پیففط زيؿه ت ضثی بی تب ضغی پ زض ثب اؾتفبز اظ ض ذغ ط پتب ؿی پطزاذت س. زض اي تحمیك كب زاز قس و ؼبز پتب ؿی ا ىتطيىی زض یسا ا ىتط اؾتبتیىی ثس ثبض ا ىتطيىی ؼبز تبثغ پتب ؿی ؾطػت تبثغ ؾیال زض یسا ؾطػت زض عی تغییط قى از ی ثب ثطاثط ؿت س ظيطا ثط ت ب آ ب ؼبز بيی اظ ع الپالؾی حبو اؾت. ا طغی زض یسا ا ىتط اؾتبتیىی وبض پالؾتیىی زض عی تغییط قى پالؾتیىی از اظ ان و تطي ا طغی تجؼیت یو س. زض مبيؿ ثب ض ؾ تی قى پیففط ت ی قس ثب ذغ ط پتب ؿی اضتط ث ز ثطای خطيب از زاذ حفظ ی لب ت ثؿیبض بؾتتط اؾت. ث بثطاي یط ی ضز یبظ وب ف یيبثس. ی ]4[ ثطای ت یس زيؿىی اظ خ ؽ ؾ پط آ یبغ ثب اؾتفبز اظ فطاي س آ طی ز ب اظ ض یسا قج پتب ؿی اؾتفبز وطز س. وبی ىبضا ][ ض خسيسی ثطای عطاحی پیففط ثط اؾبؼ قجی ؾبظی ؾ ثؼسی یسا ا ىتط اؾتبتیه تغییط قى سؾی اضائ وطز س. زض اي ض یسا ا ىتط اؾتبتیه ؾ ثؼسی ث ع ض ؤثط اؾتفبز كب زاز قس و اثعاض لسضت سی ثطای يبفت قى یب ی م ا ی قى بئی اؾت. وبض تدطثی و ثط پبي اؾتفبز اظ ض یسا ا ىتط اؾتبتیه ا دب قس كب زاز و اي ض ض قی ثؿیبض ؾ ز س وبضآ س ثطای يبفت قى پیففط ثطای وبضثطز بی ػ ی اؾت. ثطای كب زاز نحت تبيح زيؿه تمبض ی قجی ؾبظی قس تبيح قجی ؾبظی كب زاز و اؾتفبز اظ اي ض ثبػث ث ج ز ویفیت لغؼ وب ف یط ب پط قس وب حفط لب ت یق ز. ايكب ]6[ زض ازا ثط اؾبؼ قجی ؾبظی یسا ا ىتط اؾتبتیه ؾ ثؼسی ث عطاحی پیففط لغؼبت تیتب ی ی ثب اثؼبز ثعضي پطزاذت س. ا فبزی ]7[ ثب اؾتفبز اظ ی ض قى پیففط ضا ثطای آ طی زيؿه ت ضثی آ ی ی ی ث ی ؾبظی ز. ا ىبضا ]8[ یع اي ض ضا ث طا ض ض ي پبؾد ثطای ث ی ؾبظی عطاحی پیففط يه لغؼ پیچیس تمبض ثىبض ثطز س. قیب ىبضا ][ زض 0 اظ اي ض ثطای عطاحی پیففط چطخز س ب اظ خؼج اثعاض ا ثیؾی ت ت ثطای اؾترطاج س ضيبضی آ اؾتفبز وطز س. آ ب ت ا ؿت س ثب اي ض زض مبيؿ ثب ض ؾ تی ث 40% وب ف ثبض 0.7% افعايف طخ وبض یطی بز زؾت يبث س. تبئ ىبضا ]0[ ثب اؾتفبز اظ اي ض خؼج اثعاض و یح آ طی ثب بی ثعضي ضا ث ی ؾبظی وطز س اظ اي ضا ث %4 وب ف اثؼبز ضيعزا ب 3% وب ف یط ی آ طی زؾت يبفت س. ب ع ضو زض ازثیبت تحمیك ثطضؾی كب زاز قس تبو اؾتفبز اظ اي ض ثطای عطاحی ث ی ؾبظی پیففط لغؼبت ثبضيه ث س ب تمبض اؾتفبز كس اؾت. قى كب ز س لغؼ ضز ثطضؾی زض مب حبضط اؾت. قطايظ وبضی اي لغؼ ث ای اؾت و تحت تأثیط ت ف فطؾبيف ثباليی لطاض زاضز. عطفی اظ بقی وبضی اظ شكل لغؼ ف الزی ضز غب ؼ آ سؾ زاضای لغؼ وبض ز ضضيع ث ثؿیبض ن ضتی ظيبزی اؾت ذ ا س و ث ز ت یس اظ لغؼ ظط ض ثب التهبزی مط ث نطف یؿت ضبفب اي ى ذ ال ىب یىی غ ة یع ثب ت خ ثبي ى اي لغؼ زاضای وبضثطز يػ زض ن بيغ ذبل اؾت حبن ر ا س قس. ثب ت خ ث اضز شوط قس ث تطي ض ت یس لغؼ ض آ طی اؾت. زض اي ض ث م ا ی پتب ؿی ا ىتطيىی يه ت ث لغؼ بيی پتب ؿی ا ىتطيىی نفط ت اذتهبل زاز یق ز ذغ ط پتب ؿی ثی آ ب اؾترطاج یق ز. ثب ا تربة يىی اظ اي ذغ ط ث ػ ا تبغ ث ی یت ا عطاحی ثطای پیففط ث ظ ض ز. اؾتفبز ا تربة ث ی تطي پیففط اظ یب پیففط بی خ ز اظ عطاحی آظ بيف ث و ه ط افعاض 3 ی یتت 6 اؾتفبز قس اؾت. زض بيت پیففط زي طی ث و ه ض ت ظيغ خط ی)ض ؾ تی( عطاحی طزيس تبيح ثسؾت آ س اظ آ ثب تبيح ثسؾت آ س اظ ض ذغ ط پتب ؿی ا ىتطيىی مبيؿ طزيس. - تئوری ضبیهسبزی هیذاى الکترواستبتیک تئ ضی ىب یه تغییط قى ف عات ثط ج بی ضفتبض تغیط بی یسا ب س تغییطات ت ف وط ف خبثدبيی ؾطػت ط مغ اظ از اؾت اض اؾت. زض و اي تغیط ب تبثغ ظ ب رتهبت مبط یثبق س. ث بثطاي غب ؼ ضفتبض تغییط قى پالؾتیىی ف ع زض حمیمت غب ؼ ل ا ی حبو ثط تغیط بی یسا زض فضب ظ ب تحت تأثیط یسا بی ا طغی اؾت ]8[. حطوت وط ف از زض حیظ پی ؾت ث ؾی ض اثظ ثی رتهبت ا ی رتهبت حظ ای مبط از تكطيح یق ز. ا ط رتهبت حظ ای مغ ای اظ بز زض ظ ب t ظ ب )( ثیب یق ز: زض ظ ب ثبقس ثطزاض خبثدبيی اي مغ زض ذ ا س ث ز. یسا ؾطػت ثب اؾتفبز اظ تغیط ا ي ط ث ن ضت ؼبز ( ) ( ) )( ا ط رتهبتی و يه مغ زض ظ ب بی رت ف زاضز ث ته طزز ذظ حبن اظ آ ؿیط حطوت آ مغ ذ ا س ث ز. اي ؿیط یت ا س ث ن ضت Fig. Studied specimen تبثغ پتب ؿی φ یع ثیب ق ز. یت ا كب س وطز و خ ت بؼ 3. Minitab. MBC toolbox. CAGE toolbox مهندسی ساخت و تولید ایران تابستان 34 دوره شماره 0

3 ی طراحی پیصفرم بهینه در آهنگری قطعات پیچیده با استفاده از روش خطوط هنپتانسیل ثط يه مغ ض ی ذظ غع ثب خ ت ؾطػت زض اي مغ يىی ثبقس. ث بثطاي یسا ؾطػت ث ؾی ؾطػت ψ ثیب یق ز. زض )( فطاي س تبثغ اؾىب ط پتب ؿی ؾطػت φ يب خطيب ؼ ال از قى تغییط زاؽ آ طی پی ؾت پبيساض اؾت حد از یع ثبثت فطو یق ز. زض و فطو یق ز و یسا ؾطػت زض ع تغییط قى پالؾتیه از پی ؾت اؾت زض احی اتهب ؾبز یثبقس. یسا ؾطػت يه یسا غیط چطذكی اؾت. پؽ يه پتب ؿی ؾطػت زض یسا ؾطػت خ ز زاضز ؾطػت تغییط قى )v( طازيب پتب ؿی ؾطػت )φ( اؾت و زض ؼبز )( آ س اؾت: یآيس: φ φ )3( ثب فطو اي ى حد تغییط قى يبفت ثبثت ثبقس ضاثغ )3( ثسؾت زي ضغا ؽ زض بحی تغییط قى نفط اؾت: ε ( ) φ φ, div(v)=0 )4( )( ثب خبي صاضی ؼبز - - )( زض ؼبز )4( ضاثغ )( ثسؾت یآيس: ؼبز )( ؼبز الپالؼ اؾت. لتی تبثغ پتب ؿی ؾطػت φ ثطای مساض ثبثت φ=c قت ق ز ذغ ط پتب ؿی یسا اؾىب ط φ ث زؾت یآي س. ث بثطاي خ ت ؾطػت زض ط مغ ثط ذغ ط پتب ؿی φ ػ ز یثبقس. اظ ضا ی كبث انغالح تبثغ خطيب ψ زض یسا ؾطػت اظ ز قطط ظيط ث زؾت یآيس: بز تطاو بپصيط اؾت: ) ( ε یسا ؾطػت غیط چطذكی یثبقس: ) ( پؽ یت ا ضاثغ )6( ضا قت: ψ ψ ψ ψ )6( ؼبز )6( یع ؼبز الپالؼ اؾت. ب یو تبثغ خطيب ؾطػت ψ ثطاثط مساض ثبثت ψ لطاض زاز یق ز ذغ ط وب ت ض تبثغ اؾىب ط ψ ث زؾت یآيس یت ا فت و ذغ ط وب ت ض ψ ب ذغ ط غع اؾت. ث بثطاي خ ت ؾطػت زض ط مغ بؼ ثط ذظ خطيب یثبقس. یت ا كب س وطز و ذغ ط پتب ؿی ؾیؿت ا ضت ب ح ی ب ؿت س. زض ػ یع زض ψ ذغ ط غع φ تغییط ع پالؾتیىی از ز ط ذغ ط غع زض یسا ذظ غع خ ز زاضز. اظ تئ ضی پبي ا ىتط اؾتبتیه مساض پتب ؿی قى زض يه مغ زض يه یسا ا ىتط اؾتبتیه قب چ ب ی ثبض ا ىتطيىی اؾت و ث ن ضت ؼبز پ اؾ ) ؼبز 7( ثیب یق ز: φ ε اؾت. ا ط یچ ثبضی زض یسا ا ىتط اؾتبتیه )7( )8( ε ثبثت زیا ىتطيه و جبقس ؼبز حبو ث ن ضت ؼبز )8( و ؼبز الپالؼ اؾت ثیب ق ز. φ زض ؼبزالت )( )6( )8( یت ا كب س ز و پتب ؿی ا ىتطيه پتب ؿی ؾطػت تبثغ خطيب ψ اظ خ ؽ ؼبز الپالؼ یثبق س. صا یت ا تید طفت و یسا ؾطػت تغییط قى از اظ ظط ؼبزالت زيفطا ؿی حبو ثط آ قجی ث یسا ا ىتط اؾتبتیه ثس قبضغ اؾت. 3- طراحی پیصفرم به روش خطوط هنپتبنسیل اظ آ دب و پیففط قى ی ثی م ا ی لغؼ بئی زاضز فضبی ثی م ا ی لغؼ بئی ث ػ ا ضؾب بيی ثطای اػ ب یسا ا ىتطيىی زض ظط طفت یق ز. ث ظ ض ايدبز یسا ا ىتطيىی م ا ی ث یعا بؾجی ثعضيتط زض ظط طفت قس لغؼ بئی اظ زاذ م ا ی و یق ز. اي فطاي س زض قى لبث كب س اؾت. ض ػی و ثبيس زض ظط زاقت اي اؾت و ثطای زاقت ت ظيغ بؾجی اظ ذغ ط پتب ؿی ز ؾغحی و اذتالفپتب ؿی زاض س جبيس يىسي ط ضا لغغ و س. ث اي ظ ض اثؼبز م ا ی ثبيس آ لسض ثعضي زض ظط طفت ق ز و ثت ا س لغؼ بيی ضا زض ذ ز خبی ز س. قجی ؾبظی ؾ ثؼسی ا ىتط اؾتبتیىی زض ط افعاض ا ب حس ز آثبو ؼ 6. ا دب كرهبت بز غبثك خس تؼطيف قس اؾت. قى 3 ت ظيغ یسا ا ىتطيىی زض فبن ثی م ا ی لغؼ بئی ضا كب یز س. زض اي قى ثی بيت ذغ ط پتب ؿی لطاض زاضز و یچ پ قب ی ثب يىسي ط ساض س. ذغ ط پتب ؿی عزيه ث قى بئی پیچیس ث ز ا ب ذغ ط عزيه ث م ا ی اضتط ؾبز تط ؿت س. ظیف حفط پیففط ايدبز قى ی ثی م ا ی فط بيی اؾت و ثت ا س ث پط قس وب لب ت بيی و ه و س وط ف ؤثط زض لغؼ بيی ضا وب ف ز س. ث بثطاي ذغ ط پتب ؿی عزيهتط ث قى بئی تطخیح زاز یق ز. ض اي ى ا ط فط ا تربثی ذی ی ث قى لب ت بيی عزيه ثبقس یت ا س ؤثط الغ ق ز زض الغ تفب تی ثی پیففط فط بيی خ ز ر ا س زاقت. ثطػىؽ ا ط فط ا تربثی ثؿیبض ؾبز ثبقس پیففط ظیف ت ظيغ بؾت زض زاذ حفظ لب ت ضا اظ زؾت یز س. قى 3 كب یز س و ذغ ط پتب ؿی ثب تبغ بی دب ض ث 0.07 پط فی بی كبث ی زاض س. عجك ان ف ق اي ى لغؼ ضز غب ؼ ب تمبض ع ي ؿجتب پیچیس اؾت ثب ت خ ث اي ى ذغ ط پتب ؿی ثب تبغ بی ثیكتط اظ 0 ت ذی ی ث م ا ی عزيه ؿت س صا ث بثطاي ثطای پط فی پیففط بؾت یثبق س ذغ ط پتب ؿی ثب تبغ بی ثطای ثطضؾی ا تربة قس اؾت. Fig. Applying voltage 0 to the final specimen and voltage to the initial blank شكل اػ ب تبغ نفط ث لغؼ بئی )حفط زاذ ی( تبغ يه ث م ا ی )قى ثیط ی( جدول كرهبت بز Table Material properties س االؾتیه )GPa( 07 مب ت ا ىتطيىی )Ω( 0.8 ظطفیت ط بيی يػ )J/kg.K( 477 سايت حطاضتی )W/m C( 84. مهندسی ساخت و تولید ایران تابستان 34 دوره شماره

4 ی ب ی هنپتانسیل خطوط روش از استفاده با پیچیده قطعات آهنگری در بهینه پیصفرم طراحی هوکاراى و آقازاده سعید اؾت. قس حبؾج )3-0( ؼبزالت ثب آ ب اضيب ؽ طفت (ε ε ) )0( ε ε )( )( ( ) )3( ا ب ط ثطای ؤثط وط ف ε ب و وط ف اضيب ؽ ا ب ط ثطای ؤثط ت ف ا ب - ت ب ثطای ت ؾظ وط ف ε ثطای ت ؾظ ت ف یثبقس. ا ب ب تؼساز N ت ف اضيب ؽ ا ب ب ت ب تأثیط یت ا زاز ب آ بضی غب ؼ 3 خس حب ت تح ی اظ پؽ زاض بی زاز. لطاض ثطضؾی ضز ذط خی ب اظ طيه ثط ضا فطاي س تغیط بی قى ز ی ثطای یبظ ضز آ طی یط ی ثط ضا فطاي س تغیط بی تأثیط 4 قى یز س. كب (a) Table DOE parameters آظ بيف عطاحی ػ ا جدول ػب ؾغح ؾغح ؾغح ؾغح 0 4 ؾغح )قى ( تبغ وط ف طخ انغىبن )C ( ز ب (b) Fig. 3 Distribution of equi-potential lines between the initial and final blank; a) longitudinal section, b) cross section )b 3 شكل خب جی مغغ ع ی مغغ a( بيی لغؼ ا ی م ثی پتب ؿی ذغ ط ت ظيغ ؾبظی ب قجی تبيح 3 جدول Table 3 Simulation results هوجود فرمهبی هیبى از بهینه فرم انتخبة 4- عطاحی ض اظ خ ز پیففط بی یب اظ ث ی پیففط ا تربة ث ظ ض ضز تبثغ اؾت. قس اؾتفبز 6 ی یتت ط افعاض ث و ه تب چی آظ بيف ضطض تبثغ ث و ث ز )( ؼبز قى ث ض اي ضيبضی س زض اؾتفبز اؾت. ؼط ف تب چی ( ) ( ) )( مساض اظ ویفی كره ا حطاف كب ز س ) ( ؼبز اي زض اؾت آ سف ظ ض اي ثطای اؾت. تىطاض ب تؼساز كرمو س )فط تبغ انغىبن آ طی ز بی وط ف طخ پبؾد ب ثط ؤثط ػ ا 4 اؾت. قس فطو لغؼ ( خس غبثك ثطای آظ بيف عطاحی زض ف ق ػب ؾغح پطؼ بی ث طث ط وط ف طخ و تطي وط ف طخ ثطای اؾت. ا دب طفت زض آ طی ؾم عی چىف بی ث طث ط وط ف طخ ثیكتطي یسض یه اؾت. قس طفت ظط ا دب ثطای حب ت اؾت. آ س 3 خس زض و قس ا تربة L اؾتب ساضز آضاي آظ بيف ب ضز ثؼسی ؾ زيفط ط افعاض و ه ث ضا خ ز پیففط عطاحی زض ؤثط ذط خی ث ػ ا ظيط پبؾد بی زاز لطاض تح ی طفت ظط زض ق ز. قى ز ی ثطای الظ یط ی - لغؼ زض وط ف پطاو س ی یعا - لغؼ زض ت ف پطاو س ی یعا 3- زيفط ط افعاض اظ تح ی آذط طح زض لغؼ ا ب بی ت ف وط ف ق بض طخ وط ف ز ب انغىبن تبغ ثبض اضيب ؽ وط ف اضيب ؽ ت ف شماره دوره 34 تابستان ایران تولید و ساخت مهندسی

5 طراحی پیصفرم بهینه در آهنگری قطعات پیچیده با استفاده از روش خطوط هنپتانسیل زاض بی كب زاز قس زض قى 4 ثطای تید یطی لغؼی اؾتفبز یق س ث ظ ض غ ج ثط اي كى اظ تح ی اضيب ؽ اؾتفبز یق ز. ط ب ث ز ت ظيغ ذغب ت ؾظ زاض احت ب ط ب مبزيط ثبلی ب س و زض قى اضائ قس اؾت ثطضؾی یق ز. پطاو س ی ض س ت ظيغ مبط اعطاف ذظ ضاؾت ضة كب ز س ط ب ث ز ت ظيغ مبزيط ثبلی ب س يب ب ذغب بؾت. اظ آ صقت مساض آ بضی AD مساض P و مبزيط ػسزی آظ بيف ط ب ث ز ت ظيغ ضا زض اذتیبض ی صاض س یع ثط ض ی زاض آ ضز قس اؾت. ثعضيتط ث ز مساض P اظ مساض ؾغح ؼ بزاضی α )و زض اي تحمیك 0.0 زض ظط طفت قس اؾت( كب یز س و ذغب زاضای ت ظيغ ط ب یثبقس. ز فطو زي ط یع ت ؾظ زاض مبزيط ثبلی ب س زض ثطاثط مبزيط ثطاظ قس زض قى 6 ثطضؾی یق ز. ج ز ؾبذتبض كرم زض مبط زاض ثبثت ث ز اضيب ؽ ؿتم ث ز آ ضا كب یز س. او و نحت فطو بی ثبال اثجبت طزيس یت ا ث تبيح تح ی اضيب ؽ اػت بز وطز. اظ تبيح تح ی اضيب ؽ یت ا زضيبفت ث تطتیت تبغ يب ب فط لغؼ انغىبن ز بی آ طی طخ وط ف ثیكتطي تأثیط ضا ثط یط ی آ طی زاض س. اضح اؾت طچ ت ظيغ وط ف ب ت ف ب يى اذتتط ثبقس اذتالف ثی ثیكتطي و تطي و تط ثبقس ویفیت لغؼ ثبالتط یض ز. چ ی ط چ یعا یط ی الظ ثطای قى ز ی و تط ثبقس فطاي س ؾبز تط مط ث نطف تط ذ ا س ث ز یبظ ث تد یعات و تطی ذ ا س زاقت زض یعا هطف ا طغی نطف خ يی ذ ا س قس. صا غ ةتطي حب ت ثطای اي فطاي س اي اؾت و ت ب ی ذط خی ب زض و تطي یعا ذ ز ثبق س. حب ثطای ا تربة ث تطي فط اظ یب فط بی خ ز ث ثطضؾی تأثیط فط لغؼ ثط ذط خی ب پطزاذت یق ز. ثطای اي ظ ض اظ ؿجت ؾی ب ث يع )s/n( اؾتفبز یق ز. ب و زض قى 7 كب س یق ز زاض ث ثطضؾی تأثیط فط لغؼ ) تبغ( ض ی ذط خی ب ) یط ی آ طی اضيب ؽ وط ف ت ف( یپطزاظز. ب ع ض و اظ قى 7 كرم اؾت تبغ بی ت 0. ت و تطي یط ی ف ضج ضا زاض س چ ی زاضای و تطي اضيب ؽ وط ف ت ف ؿت س. ا ب ب ع ض و لجال قطح زاز قس فط ت ث سؾ بيی لب ت عزيهتط اؾت یت ا س پیففط بؾجی ثطای لغؼ ثبقس صا فط 0. ث ػ ا ث تطي فط ا تربة یق ز. - ضبیهسبزی پؽ اظ ثسؾت آ ضز قى پیففط بؾت ت ؾظ ذغ ط پتب ؿی ث تح ی ا ب حس ز اي قى پیففط پطزاذت یق ز. ثؼس اظ س ؾبظی لغؼ زض ط افعاض وتیب قى بئی لغؼ آ طی ثسؾت یآيس. ثب اؾتفبز اظ اي قى بئی لب ت بی بئی اؾترطاج یق س. ثب ت خ ث تبيح ثسؾت آ س اظ عطاحی آظ بيف قجی ؾبظی زض ز بی 00 زضخ ؾب تی طاز ف تتطا سضا ثب تؼطيف بز ث ن ضت پالؾتیه زض ط افعاض ا ب حس ز زيفط ؾ ثؼسی ث ن ضت ؾ طح ای ا دب ی یطز. ثسي ن ضتو اثتسا م اؾت ا ای ثب 30 زضنس حد اضبف ؿجت ث پیففط ثسؾت آ س اظ ض ذغ ط پتب ؿی زاذ لب ت پیففط لطاض ی یطز. ؾپؽ لغؼ حبن اظ اي قجی ؾبظی ثب حفظ ذه نیبت اظ خ وط ف طخ وط ف زض زاذ لب ت بيی لطاض طفت قجی ؾبظی یق ز. (a) (b) (c) (d) Fig. 4 The effect of process parameters on forging force; a) friction, b) voltage (form), c) temperature, d) strain rate شكل 4 تأثیط تغیط بی فطاي س ثط یط ی آ طی ا ف( انغىبن ة( تبغ )فط ( ج( ز ب ز( طخ وط ف. Residuals. Anderson-Darling 3 مهندسی ساخت و تولید ایران تابستان 34 دوره شماره

6 08 ی طراحی پیصفرم بهینه در آهنگری قطعات پیچیده با استفاده از روش خطوط هنپتانسیل Fig. 8 Forming of the preform obtained from equipotential lines method in 0.V die شكل 8 قى ز ی پیففط ثسؾت آ س اظ ض ذغ ط پتب ؿی زض لب ت 0. Fig. Normal probability plot شكل زاض احت ب ط ب مبزيط ثبلی ب س Fig. Preform designed by equipotential lines method شكل پیففط عطاحیقس ث و ه ذغ ط پتب ؿی Fig. 6 Residual versus fitted value plot شكل 6 زاض مبزيط ثبلی ب س زض ثطاثط مبزيط ثطاظ قس Fig. 0 Simulation of the preform obtained by equipotential lines method with % over volume which is completely filled شكل 0 قجی ؾبظی پیففط ثسؾت آ س ث و ه ض ذغ ط پتب ؿی ثب زضنس اضبف حد و لب ت وب ال پط قس اؾت Fig. 7 The s/n ratio plot to select the optimal form شكل 7 زاض ؿجت s/n خ ت ا تربة فط ث ی ب ع ض و زض قى 8 كب زاز قس اؾت م ا ی زض لب ت پیف- فط عطاحیقس ثب ض ذغ ط پتب ؿی ثب تبغ 0. لطاض طفت اؾت ت ب ی حفط بی لب ت اظ از پط قس اؾت. ب ع ض و اظ ض بی س كرم اؾت لغؼ وب ال ث وف بی لب ت چؿجیس اؾت فضبی ذب ی ثی لغؼ لب ت خ ز ساضز. پیففط ثسؾت آ س اظ ض ذغ ط پتب ؿی ا ىتطيىی ثب تبغ 0. زض قى كب زاز قس اؾت. حب پیففط ثسؾت آ س زض لب ت بيی ضز تح ی ثطضؾی لطاض ی یطز. اضبف حد 0 زضنس ثطای اي پیففط وبفی یؿت لب ت پط یق ز ی ثب اضبف حد زضنس لب ت ث ع ض وب ثس ػیت مم پط یق ز و زض قى 0 لبث كب س یثبقس. ثطای عطاحی پیففط ثب ض ت ظيغ خط ی لغؼ بيی ثب ف ان ی ی تطی مغغ ظز قس ؿبحت ط مغغ ثسؾت آ س اؾت. ؾپؽ ث و ه اي ؿبحت بی ثسؾت آ س زايط بی ت بظط ضؾ قس ؾپؽ اي مبعغ ث ته قس پیففط ت ظيغ خط ی ثسؾت آ س اؾت. زض قى پیففط عطاحیقس ث و ه ض ت ظيغ خط ی كب س ق ز. او م ا ی ضا زض لب ت ثسؾت آ س اظ ض ت ظيغ خط ی قى - ز ی پؽ اظ حصف پ یؿ اضبفی اعطاف لغؼ زض لب ت بيی لطاض زاز ی- ق ز. خ ت تجسي م ا ی ث پیففط ت ظيغ خط ی ث 30 زضنس اضبف حد یبظ اؾت. پیففط ثسؾت آ س ث و ه ض ت ظيغ خط ی زض ط افعاض زيفط ؾ ثؼسی ضز تح ی الغ یق ز. اضبف حد زض ظط طفت قس زض طح ا زضنس اؾت و ب و زض قى كب س یق ز لب ت ث ع ض وب پط كس اؾت. زض طح ثؼس ثب زض ظط طفت اضبف حد 30 زضنس دسزا تح ی ا دب یق ز. ب ع ض و زض قى 3 كب س ی طزز لب ت ثب اضبف حد 30 زضنس ث ع ض وب پط قس اؾت. حد لغؼ آ طی ثطاثط -.E 4 m 3 یثبقس. حد پیففط عطاحیقس ث ض ذغ ط پتب ؿی ثطاثط.43E-4m 3 حد پیففط ت ظيغ خط ی و لغؼ وبض ضا ثس ػیت ظب طی وب پط یو س ثطاثط E m 3 اؾت. قجی ؾبظی ثب پیففط ت ظيغ خط ی پ یؿ ای ثیكتط اظ 30% ضا ت یس یو س و ثب ت ضیحبت زاز قس اي یعا پ یؿ لبث بؾت یؿت. ت خ ث مهندسی ساخت و تولید ایران تابستان 34 دوره شماره 4

7 طراحی پیصفرم بهینه در آهنگری قطعات پیچیده با استفاده از روش خطوط هنپتانسیل Fig. Preform designed by mass distribution method شكل پیففط عطاحیقس ث ض ت ظيغ خط ی Fig. 4 Strain distribution with equipotential preform شكل 4 ت ظيغ وط ف زض لغؼ ثب پیففط ذظ پتب ؿی Fig. Simulation of the preform obtained by traditional method with % over volume which is not completely filled شكل قجی ؾبظی پیففط ؾ تی ثب قس اؾت زضنس اضبف حد و لب ت وب ال پط Fig. Strain distribution with mass distribution preform شكل ت ظيغ وط ف زض لغؼ ثب پیففط ت ظيغ خط ی Fig. 3 Simulation of the preform obtained by traditional method with %30 over volume which is completely filled 30 شكل 3 قس اؾت قجی ؾبظی پیففط ؾ تی ثب زضنس اضبف حد و لب ت وب ال پط Fig. 6 Stress distribution with equipotential preform قى بی 4 ت ظيغ وط ف ضا ث تطتیت ثطای پیففط عطاحیقس ث ض ذغ ط پتب ؿی پیففط ت ظيغ خط ی ضا كب یز س. قى بی 7 6 ت ظيغ ت ف ضا ث تطتیت ثطای پیففط عطاحیقس ث ض ذغ ط پتب ؿی پیففط ت ظيغ خط ی ضا كب یز س. ب ع ض و كب س یق ز اذتالف مبزيط وط ف ت ف ثطای ز حب ت صو ض كب اظ يى اذتی ت ف وط ف ثطای حب ت پیففط عطاحیقس ثب ض ذغ ط پتب ؿی زاضز و اي ض ع اظ ض ب وب ال اضح یثبقس. ثطای ثطضؾی ثیكتط زض خس 4 اضيب ؽ وط ف ت ف یط ی آ طی ضز یبظ ثطای ز حب ت ثب اؾتفبز اظ ذط خی بی ط افعاض حبؾج طزيس اؾت. زض قى 8 زاض مبيؿ ای یط ثط حؿت ظ ب ثطای پیففط عطاحیقس ث و ه ض ت ظيغ خط ی )ؾ تی( ض ذغ ط پتب ؿی ا ىتطيىی كب س یق ز. ب و اظ اي زاض كرم اؾت ثطای قى ز ی بيی پیففط ثسؾت آ س اظ ذغ ط پتب ؿی یط ی و تطی الظ یثبقس. خس 4 وب ف عزيه ث 4 زضنسی زض ت ظيغ وط ف وب ف زضنسی زض یط ی هطفی ثطای آ طی وب ف زضنسی زض ت ظيغ ت ف ؤثط ضا كب یز س. عجك فت بی لج ی سضضفت از یع اظ 8 ط زض حب ت پیففط ؾ تی ث 33 ط زض حب ت پیففط ذغ ط پتب ؿی ضؾیس اؾت. شكل 6 ت ظيغ ت ف زض لغؼ ثب پیففط ذظ پتب ؿی Fig. 7 Stress distribution with mass distribution preform شكل 7 ت ظيغ ت ف زض لغؼ ثب پیففط ذظ ت ظيغ خط ی جدول 4 تبيح قجی ؾبظی پیففط ا ىتط اؾتبتیه پیففط ؾ تی اضيب ؽ ت ف Table 4 Simulation results ثبض تغییط قى اضيب ؽ وط ف مهندسی ساخت و تولید ایران تابستان 34 دوره شماره

8 ی ب طراحی پیصفرم بهینه در آهنگری قطعات پیچیده با استفاده از روش خطوط هنپتانسیل Fig. Forging die شكل لب ت آ طی ؾبذت قس Fig. 8 Comparison of force versus time for traditional and equipotential preforms شكل 8 مبيؿ زاض یط ثط حؿت ظ ب ثطای پیففط ؾ تی ذغ ط پتب ؿی 6- انجبم آزهبیص عولی ثطای ا دب آظ بيف ػ ی لب ت بيی پیففط بی ضز یبظ ؾبذت قس س. ثطای ؾبذت وف بی لب ت بيی اظ ف الز ط وبض ثب ؾرتی ثی 47 تب 4 ضاو ؾی اؾتفبز قس. زض قى لب ت ؾبذت قس لبث كب س اؾت. ثطای اخطای فطاي س آ طی اظ يه پطؼ ضطث ای اؾتفبز قس. ف الزی ت ؾظ و ض بظی تب ز بی 00 زضخ ؾب تی طاز ث ست زلیم ط ثب تطویجی اظ طافیت ض غ ن ؼتی ث ػ ا ض ا ؿبظ آ طی قس س. ثطای وب ف ذغب ط آظ بيف ػ ی ثب ؾ ثبض تىطاض ا دب طفت. لج اظ ا دب ػ یبت ز بی لب ت ث 0 تب 300 زضخ ؾب تی طاز ضؾب س یق ز تب اثطات ؾطز قس ت ؾظ لب ت ث حسال ثطؾس.لج اظ لطاض یطی لغؼ ض ی لب ت پیففط از ض ا ؾبظ وب ال ض ی ؾغح لب ت لطاض طفت ث ؾی خطيب ای فكطز خط اضبفی اظ ض ی ؾغح ظز ز قس. پؽ اظ اػ ب فكبض لغؼ ث قى پیففط تجسي یق ز. پیففط پ یؿ ثطی قس دسزا زاذ و ض لطاض طفت پؽ اظ زلیم زض لب ت بيی قى ز ی طزيس. ب غ ضو زض قى 0 لغؼ بيی ث طا پ یؿ اضبف پ یؿ ثطی قس كب س یق ز حفظ لب ت ثس ػیت وب ثب حد پ یؿ % پط قس اؾت اي تأيیسی ثط تبيح قجی ؾبظی بؾت. 7- نتیجهگیری زض اي غب ؼ سف عطاحی ثطضؾی پیففط ثطای لغؼ ب تمبض ح ضی ف الزی ع ي ث ز اؾت. ثطای اي ظ ض اظ ض ذغ ط پتب ؿی ا ىتطيىی اؾتفبز قس. سف ان ی اي تحمیك وب ف ز ضضيع از ا ی ث ز زض و بض آ ا ساف وب ف یط ی آ طی وب ف پطاو س ی ت ظيغ وط ف ت ف یع ز جب قس اؾت. ا غجبق تبيح آظ بيف بی تدطثی قجی ؾبظی ب ؤيس اؾتفبز اظ ض ذغ ط پتب ؿی ثطای عطاحی پیففط یثبقس. تبيح ثسؾت آ س زض اي تحمیك یت ا ث اضز ظيط اقبض ز: اظ - وب ف ز ضضيع از زض لغؼ بيی ث یعا 37 ط ؿجت ث ض ت ظيغ خط ی. - وب ف پطاو س ی ت ظيغ وط ف ث یعا 4% ؿجت ث ض ت ظيغ خط ی. - وب ف پطاو س ی ت ظيغ ت ف ؤثط ث یعا 7% ؿجت ث ض ت ظيغ خط ی. - وب ف یط ی آ طی ث یعا % ؿجت ث ض ت ظيغ خط ی. - پط قس وب ثس ػیت مم حفط بی لب ت. ثب ت خ ث وب ف یط ی آ طی چ ی وب ف پطاو س ی وط ف ت ف ؤثط یت ا ا تظبض زاقت ػ ط لب ت ث یعا لبث ت خ ی افعايف يبثس. شكل 0 لغؼ Fig. 0 Trimmed and untrimmed forged product 8- هراجع بيی ثب پ یؿ پ یؿ ثطی قس [] R. Douglas and D. Kuhlamann, Guidelines for precision Hot Forging with Applications, Materials Processing Technology, Vol. 8, pp. 8-88, 000. [] S. R. Lee, Y. K. Lee, C. H. Park, D. Y. Yang, A new method of preform design in hot forging by using electric field theory, International Journal of Mechanical Sciences, Vol. 44, No. 4, pp , 00. [3] Y. Yanhui, F. Li, Sh. Wang, S. J. Hu, Preform design of powder metallurgy turbine disks using equi-potential line method, Journal of Manufacturing Science and Engineering, Vol. 8, pp. 677, 006. [4] X. Wang, F. Li, A Quasi-equipotential Field Simulation for Preform Design of P/M Superalloy Disk, Chinese Journal of Aeronautics, Vol., No., pp. 8 86, 00. [] J. Cai, F. Li, T. Liu, A new approach of preform design based on 3D electrostaticfield simulation and geometric transformation, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 0 [6] J. Cai, F. Li, T. Liu, Preform Design for Large-Sized Frame Forging of Ti-Alloy Based on 3-D Electrostatic Field Simulation and Geometric Transformation, Journal of Materials Engineering and Performance, Vol. 0, No., pp 4-46, 0. [7] F. Al-Mufadi, Optimization of Preform Die Shape for Forging AA07 Turbine Disk Using Electrostatic Field Theory, Research Journal of Applied Sciences, Engineering and Technology, Vol. 7, No., pp , 04. [8] Y. Guan, X. Bai, M. Liu, L. Song, G. Zhao, Preform design in forging process of complex parts by using quasi-equipotential field and response surface methods, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Vol. 7, No., pp -, 0. مهندسی ساخت و تولید ایران تابستان 34 دوره شماره 6

9 طراحی پیصفرم بهینه در آهنگری قطعات پیچیده با استفاده از روش خطوط هنپتانسیل [0] Y. Tao, J. Zhou, J. Cao, Y. Luo, B. Chen, Optimization design preform billet shape of 700 aluminum alloy giant plane forgings based on electric field method and MBC toolbox, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Vol. 8, No. -4, p3, 0. [] Y. Xia, B. Chen, W. Du, X. Yang, Pre-forming design in forging process based on equipotential field and model, Journal of Central South University (Science and Technology), Vol. 46, No. 3, pp , 0. 7 مهندسی ساخت و تولید ایران تابستان 34 دوره شماره