بررسی تجربی تأثیر پارامترهای لیزر در شکل‌دهی ورق‌های فوم حفره‌بستۀ آلومینیم با استفاده از لیزر

علوم کاربردی و محاسباتی در مکانیک

مقاله 3، دوره 26، شماره 2 - شماره پیاپی 12، شهریور 1394، صفحه 33-44   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/fum-mech.v26i2.38805

نویسندگان

امیرحسین روحی¹؛ حسن مسلمی نائینی^{* 1}؛ محمد حسین پور گللو²؛ مهدی سلطان پور³

¹دانشگاه تربیت مدرس

²دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی

³دانشگاه بین‌المللی امام‌خمینی

چکیده

در فرآیند شکل‌دهی با لیزر تشکیل گرادیان دمایی در راستای ضخامت ورق عامل ایجاد خم نهایی می‌باشد. ورق‌های فوم فلزی، به‌علت بروز شکست در حین تغییرشکل، توسط هیچ‌کدام از روش‌های مکانیکی قابل شکل‌دهی نمی‌باشد. در این مقاله، ورق‌های فوم حفره‌بستۀ آلومینیم تحت تابش لیزر قرار گرفته است. آزمایش‌ها با مقادیر متفاوت توان لیزر، سرعت پرتو و تعداد پاس‌های اسکن انجام گرفته است تا تأثیر هر کدام روی مقدار نهایی خم تعیین گردد. از طراحی آزمایش به‌شیوۀ رویۀ پاسخ و تحلیل واریانس نتایج به‌منظور تعیین تأثیر پارامترهای فرآیندی استفاده شده است. درانتها، رابطه‌ای برای پیش‌بینی مقدار زاویۀ خم در ورق فوم ارائه‌ شده است.

کلیدواژه‌ها

فرآیند شکل‌دهی با لیزر؛ فوم حفره‌بسته آلومینیم؛ طراحی آزمایش

مراجع

1. Zhang, X., "Laser-assisted High Precision Bending and its Applications", Mechanical Engineering; Industrial Engineering Board, Dissertation/Thesis No. 3154677, Indiana, (2004).

2. Geiger, M. and Vollertsen, F., "The Mechanisms of Laser Forming", CIRP Annals - Manufacturing Technology, Vol. 42, 301-304, (1993).

3. Shichun, W. and Jinsong, Z., "An experimental study of laser bending for sheet metals", Journal of Materials Processing Technology, Vol. 110, pp. 160-163, (2001).

4. Guan, Y., Sun, S., Zhao, G. and Luan, Y., "Influence of material properties on the laser-forming process of sheet metals", Journal of Materials Processing Technology, Vol. 167, pp. 124-131, (2005).

5. Che Jamil, M.S., Sheikh, M.A. and Li, L., "A study of the effect of laser beam geometries on laser bending of sheet metal by buckling mechanism", Optics & Laser Technology, Vol. 43, pp. 183-193, (2011).

6. Edwardson, S.P., Abed, E., Bartkowiak, K., Dearden, G. and Watkins, K.G., "Geometrical influences on multi-pass laser forming", Journal of Physics D: Applied Physics, Vol. 39, pp. 382, (2006).

7. Cheng, J. and Lawrence Yao, Y., "Cooling Effects in Multiscan Laser Forming", Journal of Manufacturing Processes, Vol. 3, pp. 60-72, (2001).

8. Cheng, P., Fan, Y., Zhang, J., Yao, Y.L., Mika, D.P., Zhang, W., Graham, M., Marte, J. and Jones, M., "Laser Forming of Varying Thickness Plate—Part I: Process Analysis", Journal of Manufacturing Science and Engineering, Vol. 128, pp. 634-641, (2005).

9. Hoseinpour Gollo, M., Mahdavian, S.M. and Moslemi Naeini, H., "Statistical analysis of parameter effects on bending angle in laser forming process by pulsed Nd:YAG laser", Optics & Laser Technology, Vol. 43, pp. 475-482, (2011).

10. Shen, H. and Yao, Z., "Study on mechanical properties after laser forming", Optics and Lasers in Engineering, Vol. 47, pp. 111-117, (2009).

11. Wu, D., Zhang, Q., Ma, G., Guo, Y. and Guo, D., "Laser bending of brittle materials", Optics and Lasers in Engineering, Vol. 48, pp. 405-410, (2010).

12. Shi, Y., Liu, Y., Yi, P. and Hu, J., "Effect of different heating methods on deformation of metal plate under upsetting mechanism in laser forming", Optics & Laser Technology, Vol. 44, pp. 486-491, (2012).

13. Guan, Y., Zhang, H., Liu, J. and Sun, S., "Laser micro-bending process based on the characteristic of the laser polarization", Journal of Materials Processing Technology, Vol. 212, pp. 662-671, (2012).

14. Ghadiri Zahrani, E. and Marasi, A., "Experimental investigation of edge effect and longitudinal distortion in laser bending process", Optics & Laser Technology, Vol. 45, pp. 301-307, (2013).

15. Maji, K., Pratihar, D.K. and Nath, A.K., "Experimental investigations and statistical analysis of pulsed laser bending of AISI 304 stainless steel sheet", Optics & Laser Technology, Vol. 49, pp. 18-27, (2013).

16. Safari, M. and Farzin, M., "Experimental and numerical investigation of laser bending of tailor machined blanks", Optics & Laser Technology, Vol. 48, pp. 513-522, (2013).

17. Merklein, M., Hennige, T. and Geiger, M., "Laser forming of aluminium and aluminium alloys — microstructural investigation", Journal of Materials Processing Technology, Vol. 115, pp. 159-165, (2001).

18. Labeas, G.N., "Development of a local three-dimensional numerical simulation model for the laser forming process of aluminium components", Journal of Materials Processing Technology, Vol. 207, pp. 248-257, (2008).

19. Qin, Y., Chen, Y., Ni, X., Shen, Z., Bi, J. and Zhang X., "Axisymmetric numerical simulation of plastic damage in aluminum alloy induced by long pulsed laser", Optics and Lasers in Engineering, Vol. 48, pp. 361-367, (2010).

20. Knupfer, S.M. and Moore, A.J., "The effects of laser forming on the mechanical and metallurgical properties of low carbon steel and aluminium alloy samples", Materials Science and Engineering: A, Vol. 527, pp. 4347-4359, (2010).

21. Roohi, A.H., Gollo, M.H. and Naeini, H.M., "External force-assisted laser forming process for gaining high bending angles", Journal of Manufacturing Processes, Vol. 14, pp. 269-276, (2012).

22. Banhart, J. "Manufacture, Characterization and Application of Cellular Metals and Metal Foam", Progress in Materials Science, Vol. 46, pp. 559-632, (2001).

23. Ashby, M.F., Evans, A.G., Fleck, N.A., Gibson, L.J., Hutchinson, J.W. and Wadley, H.N.G, "Metal Foams: A Design Guide", Woburn: Butterworth-Heinemann publication. Inc., Woburn, pp. 1-5, (2000).

24. Quadrini, F., Guglielmotti, A., Squeo, E.A. and Tagliaferri, V., "Laser Forming of Open-cell Aluminium Foams, Journal of Materials Processing Technology", Vol. 210, pp. 1517-1522, (2010).

25. Design Expert. Software 7.0.0, Stat-Ease, Inc. 2005, Help Section.