در این کتاب تئوری مهندسی پلاستیسیته بر المان‌های مرسوم در فرآیندهای شکل‌دهی اعمال شده است. خمکاری، اتساع و کشش شکل‌های ساده به عنوان فرآیندهای اصلی برای شکل‌دهی لوله‌های جدار نازک تحلیل شده‌اند، که امکان مشخص کردن محدودیت‌های حاکم بر هر فرآیند وجود دارد و این مستلزم مطالعه جزئیات ناپایداری کشش در ورق‌های نازک است.در دو فصل ابتدایی، جریان‌های جاری شدن پلاستیک و تحلیل متناسب با فرآیندهایی با کرنش بزرگ معرفی شده‌اند. فرض شده است که خواننده با تنش و کرنش در محاسبات ارائه شده در کتاب‌های استاندارد بر روی مکانیک جامدات آشنا باشد. این فصل شامل مطالعات جزئی ناپایداری کشش بر اساس تئوری Marciniak Kuczynski است. تغییر شکل با شعاع خم بزرگ و کوچک مورد مطالعه قرار گرفته و از تقریب با نزدیکی مناسب برای تحلیل پوسته‌های تقارن محوری معرفی شده و برای فرآیندهای اتساع و کشش گوناگون معرفی شده است. در نهایت فرآیند ساده کشش لوله با روش‌های انرژی استفاده شده در برخی مدل‌ها تحلیل شده است. تعدادی تمرین در انتهای کتاب ارائه شده است و هدف کتاب کمک به مهندسین در صنعت شکل‌دهی ورق (که صنعت بزرگی است و شامل خودروسازی، اسباب و یراق‌ها و کارخانجات هواپیماسازی می‌شود) و همچنین مناسب بودن آن برای مرجع آموزشی و تبدیل شدن به مرجعی برای آموزش و ارائه در همه کشورها میباشد.
دستگاه‌های مدرن نورد حجم انبوهی از ورق‌های فلزی ضخامت پایین را با هزینه کم تولید میکنند. بخش گسترده فلزات با استفاده از نورد سرد یا گرم تبدیل به ور قهای فلزی میشوند. این ورق‌ها در فرآیندهای بعدی به اتومبیل‌ها ، لوازم خانگی ، محصولات ساختمانی ، هواپیما ، قوطی‌های غذا و نوشیدنی و تهیه محصولات مشابه دیگر شکل‌دهی میشوند. قطعات تولید شده از ورق‌های فلزی دارای این مزیت هستند که ماده اولیه آنها از مدول الاستیک و استحکام تسلیم بالایی برخوردارند بنابراین قطعات تولیدی دارای صلبیت و نسبت استحکام به وزن بالایی میباشند. تکنیک‌های زیادی برای ساخت قطعات ورقکاری مورد استفاده قرارمی‌گیرند. این کتاب مکانیک پایه بیشتر روش‌های شکل‌دهی را با توصیف جزئیات کلی فرآیند مورد بررسی قرار میدهد. پرداختن به خلاصه‌ای از تکنیک‌های مرسوم شکل‌دهی ورق در این قسمت برای خوانندگان مفید میباشد.
فرآیندهای شکل دهی مرسوم
پولک‌زنی و سوراخکاری:
از آنجا که ورق‌ها اغلب به صورت نورد شده میباشند ، اولین عملیات ، برش قطعه خام است. متعاقباً قالب‌های دیگری جهت برش مواد اضافی و در آوردن سوراخ‌های ورق وجود دارد. اساس فرآیند برش در شکل 1 نشان داده شده است. هنگامی که به بررسی جزئیات آن میپردازیم، به نظر میرسد که پولک زنی یک فرآیند پیچیده برش شامل تغییر شکل پلاستیک ، شکست و تمایل ورق به سخت شدگی موضعی در گوشه‌های برش است. این اثرات
میتواند باعث ایجاد مشکلاتی درعملیات بعدی شده، اطلاعات مورد نیاز طراحی ابزار جهت کاهش مشکلات بعدی را میتوان درکتاب‌های مناسب پیدا نمود.
![]()
خمکاری:
ساده ترین فرآیند شکل دهی، ایجاد خم در راستای یک خط مستقیم همانند شکل 2 است. تغییر شکل پلاستیک فقط در ناحیه خم اتفاق می‌افتد و ماده در خارج از این ناحیه تغییر شکل نمی‌یابد. اگر نرمی فلز کم باشد ، ممکن است ترک خوردگی در سطح خارجی ورق ظاهر شود، اما مشکل بزرگ اغلب به دست آوردن زاویه خم دقیق و تکرارپذیر است. برگشت فنری الاستیک در این فرآیند کاملا محسوس است. رو شهای مختلف خمکاری روی خط مستقیم در شکل 3 نشان داده شده است. در تاشدگی ، (الف)، سمت چپ ورق ثابت نگه داشته شده و لبه آن درست بین دو لبه ابزار متحرک که دوران میکند، محکم گرفته شده است. در خمکاری با پرس بریک ، (ب) ، یک سنبه به سمت پایین حرکت کرده و ورق را به داخل قالب V شکل فشار میدهد. خم‌های یک نوار طولانی را میتوان به طور پیوسته با شکل‌دهی غلطکی (ج) نیز انجام داد. در ماشین‌های نورد ، چندین مجموعه غلطک وجود دارند که به صورت تدریجی ورق را خم میکنند و پنل‌های عریض مانند ورق‌های پوشش سقف یا مقاطع کانال‌های پیچیده میتوانند به وسیله این فرآیند ساخته شوند. یک تکنیک جهت خمکاری لبه یک قطعه استامپ شده لبه دارکردن مشابه شکل (د) میباشد. قطعه درسمت چپ ، داخل گیره قرار گرفته و ابزار لبه زنی به سمت پایین برای شکل‌دهی خم حرکت میکند. یک ابزار مشابه ، فرآیند مرحله‌ای خم کردن ورق به روی خودش میباشد.
اگرخم در راستای یک خط مستقیم نبوده و ورق صاف نباشد ، تغییر شکل پلاستیک علاوه بر ناحیه خم درناحیه مجاور خم روی ورق نیز رخ میدهد. شکل 4 مثال‌هایی را ارائه میدهد. درفرآیند لبه‌دار کردن انقباضی (الف) ، طول لبه ورق کوتاه‌تر می‌شود و فلنج ممکن است چروکیده شود. در فرآیند لبه‌دار کردن انبساطی (ب) طول لبه باید افزایش یابد لذا احتمال وقوع شکست و پارگی وجود دارد. اگر قطعه در نزدیکی لبه انحنادار شود یا هم فلنج و هم قطعه انحنادار شود (مشابه شکل 4 (ج)) لبه ممکن است هم کشیده شده و هم فشرده شود ، برخی تحلیل‌های هندسی برای تعیین آن مورد نیاز است. تمامی این فلنج‌ها اغلب با ابزارهای متنوع شکل‌دهی (د) شکل میگیرند.
![]()
![]()
خمکاری مقاطع:
در شکل 5 یک شکل پیچیده‌تر، خم شده است. در سمت چپ انتهای قطعه ، لبه مقطع کشیده شده و ممکن است ترک بردارد و ارتفاع قسمت تاخورده (h) کاهش خواهد یافت. هنگامی که فلنج در سمت داخل باشد (قسمت سمت راست) امکان چروک خوردگی وجود دارد و ارتفاع لبه افزایش خواهد یافت.
اتساع:
ساده‌ترین فرآیند اتساع در شکل 6 نشان داده شده است. به محض وارد کردن فشار از طریق سنبه به ورق ، نیروی کششی در مرکز آن ایجاد می‌شود. آنها نیروهایی هستند که موجب تغییر شکل م یشوند و تنش‌های تماسی بین سنبه و ورق بسیار کمتر از تنش تسلیم ورق میباشد. نیروهای کششی در لبه‌های ورق به وسیله فلز تحمل میشوند و تنش‌های محیطی فشاری در این ناحیه به وجود خواهد آمد. تمایلی برای چین‌خوردگی درناحیه خارج از اعمال نیرو وجود خواهد داشت که توسط نیروی ور قگیر مشابه شکل 6 (ب) این تمایل کاهش خواهد یافت. خصوصیت‌های اشاره شده در بسیاری از فرآیندهای ورقکاری مرسوم هستند ، مثلاً اینکه شکل‌دهی تحت تنش‌های تماسی مستقیم اتفاق نخواهد افتاد ، اما با نیروی انتقالی از ورق تعادلی بین نیروی کششی روی سنبه و نیروی فشاری روی لبه خارجی ماده را خواهیم داشت.
![]()
اکستروژن سوراخ :
اگر سوراخ کوچکتر از قطر سنبه اولین سوراخی باشد که روی ورق ایجاد شده ، سنبه میتواند با فشاری که داخل ورق ایجاد میکند موجب افزایش طول لبه اکستروژن سوراخ، در شکل 7 شود. ملاحظه می شود که لبه سوراخ کشیده خواهد شد و پارگی محدودیتی برای ارتفاع اکستروژن خواهد بود.
![]()