تاثیر عملیات حرارتی بر شکل‌پذیری آلیاژ آلومینیوم AA6061 در فرآیند هیدروفرمینگ ورق

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد،دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

2 دانشیار دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

3 استادیار دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

چکیده

امروزه استفاده از ورق‌های فلزی آلیاژ آلومینیوم در صنایع کشتی‌سازی به علت نسبت استحکام به وزن بالا و مقاومت به خوردگی مناسب، گسترش یافته است. با توجه به این‌که قابلیت شکل‌پذیری این آلیاژ در دمای محیط پایین است، در این پژوهش، فرآیند کشش عمیق هیدرودینامیکی قطعه دو پله از جنس آلیاژ آلومینیوم AA6061 ، تحت سیکل‌های عملیات حرارتی مختلف، به صورت تجربی مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا بیش‌ترین عمق قابل شکل‌دهی قبل از پارگی ورق، در شرایط عملیات حرارتی T6 اولیه، در فشارهای مختلف محفظه روغن به‌دست آمد و فشار bar 12 به عنوان بهترین فشار شکل‌دهی ورق انتخاب گردید. نتایج نشان می‌دهد، اگرچه می‌توان با انتخاب پارامترهای مناسب فرآیند، این ورق‌ها را با کم‌ترین عیوب نظیر ترک و چروکیدگی شکل داد، اما عمق شکل‌پذیری ورق در حالت T6 اولیه بسیار محدود است. بنابراین اثر عملیات‌های حرارتی انحلال، پیرسازی و آنیل، بر روی عمق شکل‌دهی، سختی و توزیع ضخامت قطعات هیدروفرم شده، بررسی گردید. با انجام عملیات حرارتی انحلال در دما و زمان مناسب، می‌توان قابلیت شکل‌پذیری قطعات در فرآیند هیدروفرمینگ را به میزان 7/91 % بهبود داد، این در حالی‌ است که سختی قطعه به‌مقدار 2/36 % نسبت به حالت T6 اولیه کاهش می‌یابد. با انجام هیدروفرمینگ بعد از فرآیند پیرسازی، شکل‌پذیری به میزان 7/16 % کاهش می‌یابد، که علت آن افزایش سختی قطعه به‌مقدار 9/11 % نسبت به حالت T6 اولیه می‌باشد. با انجام عملیات حرارتی آنیل، عمق شکل‌دهی به میزان 7/116 % نسبت به حالت T6 اولیه بهبود یافته است که این امر، کاهش 69 % سختی قطعه نهایی را نتیجه می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effect of heat treatment on formability of AA6061 aluminum alloy in the sheet hydroforming process

نویسندگان [English]

  • Syed Mohsen Hejazi Alhossini 1
  • Majid Elyasi 2
  • Mohammad Javad Mirnia 3
1 Mechanical Department, Babol Noshirvani University of Technology
2 Member of academic Staff, Babol Noshirvani University of Technology
3 Member of academic staff, Babol Noshirvani University of Technology
چکیده [English]

Today, the use of aluminum alloy metal sheets in the shipbuilding industry is expanded due to its high strength to weight ratio and good corrosion resistance. Due to the low formability of this alloy at room temperature, the deep hydrodynamic drawing process of AA6061 aluminum alloy double-stepped part under different heat treatment cycles has been experimentally investigated in this study. Firstly, the maximum forming depth before sheet rupture was obtained at different oil chamber pressures under the initial T6 heat treatment and 12bar was selected as the best sheet forming pressure. The results show that although by choosing the appropriate process parameters, these sheets can be formed with the least defects such as cracking and wrinkling, but the formability depth is very limited in the initial T6 state. Therefore, the effect of solution, aging and annealing heat treatments on the depth of forming, hardness and thickness distribution of hydroformed parts was investigated. Solution heat treatment at the sutiable temperature and time can improve the formability of the parts in the hydroforming process by 91.7%, while the hardness of the part is reduced by 36.2% compared to the initial T6 state. Hydroforming after the aging process reduces the formability by 16.7%, due to the increase in part hardness by 11.9% compared to the initial T6 state. With annealing heat treatment, the forming depth is improved by 116.7% compared to the initial T6, which results in a 69% reduction in the hardness of the workpiece.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Metal forming
  • Sheet hydroforming
  • shipbuilding
  • Heat treatment
  • AA6061 aluminum alloy
  • Workpiece hardness and thickness distribution
[1] حجتی، محمدحسن، بخشی، محمد، حسینی­پور، سیدجمال. مبانی و کاربرد آهنگری سرد و گرم، انتشارات دانشگاه مازندران، بابلسر، 1385.
[2] Feyissa, F.T., Kumar, D.R. "Enhancement of drawability of cryorolled AA5083 alloy sheets by hydroforming", Journal of Materials Research and Technology. Vol. 8, pp. 411-423, 2019.
[3] Soltanpoura, M., Fazlia, A., Jelokhani Niaraki, R. "High speed hydroforming and direct quenching: An alternative method for production of hot stamped parts with high productivity", Procedia Engineering. Vol. 207, pp. 317-322, 2017.
[4] Lu, X., Jin, H. "Combined process of hydroforming and electro hydraulic precision reshaping for aluminium alloy
", Procedia Manufacturing. Vol. 15, pp. 907-914 , 2018.
[5] Ma, Y.,  Xu, Y., Zhang, S.-H., Banabic, D., El-Aty, A. A., Chen, D.-Y., Cheng, M., Song, H.-W., Pokrovsky, A. I., Chen, G.-Q. "Investigation on formability enhancement of 5A06 aluminium sheet by impact hydroforming", CIRP Annals. Vol. 67, pp. 281-284, 2018.
[6] Paunoiu, V., Teodor, V., Baroiu, N., Maier, C. "A contribution to multi-channel sheet hydroforming", Procedia Manufacturing. Vol. 29, pp. 248-255, 2019.
[7] Jelokhani Niaraki, R.,  Fazli, A., Soltanpour, M. "Electromagnetically activated high-speed hydroforming process: A novel process to overcome the limitations of the electromagnetic forming process", CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology, Vol. 27, pp. 21-30, 2019.
[8] Xu, Z., Peng, L., Yi, P., Lai, X. "An investigation on the formability of sheet metals in the micro/meso scale hydroforming process", International Journal of Mechanical Sciences. Vol. 150, pp. 265-276, 2019.
[9] Kim, T.J., Yang, D.Y., Han, S.S. "Numerical modeling of the multi-stage sheet pair hydroforming process", Journal of Materials Processing Technology. Vol. 151, pp. 48-53, 2004.
[10] Chen, Y.-Z., Liu, W., Yuan, S. "Strength and formability improvement of Al-Cu-Mn aluminum alloy complex parts by Thermomechanical treatment with sheet hydroforming", Materials Science. Vol. 67, pp. 938-947, 2015.
[11] موسوی‌پور، رضا، گرجی­ولوکلا، عبدالحمید، بخشی، محمد، محمدعلینژاد، قربان. بررسی تجربی و شبیه‌سازی پارامترهای موثر در شکل‌دهی قطعات دوپله‌ای و بهینه‌سازی ابعاد ورق اولیه، مجله مهندسی مکانیک مدرس، 1394.
[12] Ozturk, F., Sisman, A., Toros, S., Kilic, S., Picu, R.C. "Influence of aging treatment on mechanical properties of 6061 aluminum alloy", Materials and Design. Vol. 31, pp. 972-975, 2010.
[13] Lang, L., Danckert, J., Nielsen, K.B., "Investigation into hydrodynamic deep drawing assisted by radial pressure: Part I. Experimental observations of the forming process of aluminum alloy", Journal of Materials Processing Technology. Vol. 148, pp. 119-131, 2004.