ดาวน์โหลด All Proceeding - AS Nida

383
การประชุมวิชาการดานการวิจัยดําเนินงานแหงชาติประจําป 2554
วันที่
8-9 กันยายน 2554 ณ โรงแรม เอส ดี อเวนิว กรุงเทพฯ
การวิเคราะหความนาเชื่อถือของการขึ้นรูปชิ้นงานพาราโบลิกที่เกิดจากความเบี่ยงเบนของคุณสมบัติโลหะแผน
The Reliability Analysis of Forming Parabolic Part under Deviation of Sheet Metal Properties
กชกร วิรัชกุล 1 ธนสาร อินทรกําธรชัย 2 และสุวัฒน จรีเธียรนาถ 3
1, 2
ภาควิชาวิศวกรรมอุตสาหการ คณะวิศวกรรมศาสตร มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกลาพระนครเหนือ เขตบางซื่อ
จังหวัดกรุงเทพมหานครฯ รหัสไปรษณีย 10800
3
ศูนยเทคโนโลยีโลหะและวัสดุแหงชาติ อุทยานวิทยาศาสตรแหงชาติ อําเภอคลองหลวง จังหวัดปทุมธานี รหัสไปรษณีย 12120
E-mail: wiratchakul.k@gmail.com 1
บทคัดยอ
งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงคเพื่อหาความนาเชื่อถือ
(Reliability)
ของการขึ้นรูปชิ้นงานทรงพาราโบลิกในกระบวนการลากขึ้นรูปโลหะ
แผนดวยน้ํา
(Hydromechanical Deep Drawing; HMD) ผานการจําลอง
การลากขึ้นรูปดวยระเบียบวิธีไฟไนตเอลิเมนต
(Finite Element Method)
โดยใชความเบี่ยงเบนคุณสมบัติทางกลชวงพลาสติกของโลหะแผนเกรด
AISI 1008 (JIS G 3141 SPCC) ซึ่งประกอบดวย
คาสัมประสิทธิ์ความ
แข็งแรง (Strength Coefficient; K) ในแนวแกนรีด เลขชี้กําลังการทําให
แข็งดวยความเครียด (Strain Hardening Component; n) ในแนวแกนรีด
และอัตราสวนของความเครียดในชวงพลาสติก (Plastic Strain Ratio; r)
ทั้งสามแนวแกน
(0º, 45º, และ 90º กับแนวแกนรีด) ดวยการทดสอบแรง
ดึงแกนเดียว (Uniaxial Tensile Test) เพื่อใหทราบถึงลักษณะการกระจาย
ตัวของคุณสมบัติโลหะแผน หลังจากนั้นทําการสุมคาของตัวแปร
K, n, r0, r45, และ r90 ตามลักษณะการกระจายตัวที่ไดจากการทดสอบ
และปอน
ขอมูลเหลานี้ผานการจําลองการขึ้นรูปดวยระเบียบวิธีไฟไนต
เอลิเมนตเพื่อตรวจสอบคาความบาง
(Thinning) ของชิ้นงาน
จากการ
ทดสอบแรงดึงแกนเดียวจํานวน 30 ครั้งตอแนวแกนรีด
พบวาคา
คุณสมบัติของโลหะแผนมีการกระจายตัวแบบปกติ (Normal distributed)
จากนั้นจึงทําการสุมคาเหลานี้จากการกระจายตัวที่ไดจํานวน
500 ครั้งเพื่อ
ทําการจําลองการขึ้นรูป
จากผลการทดลองพบวา คาความบางของชิ้นงาน
ที่ไดมีการกระจายตัวแบบปกติเชนกัน
และจากการกระจายตัวนี้ทําให
ทราบถึงความนาจะเปนในการที่จะเกิดชิ้นงานที่มีความบางมากกวา
40 เปอรเซ็นต คิดเปนรอยละ 1.04
คําหลัก: ความนาเชื่อถือ
การลากขึ้นรูปโลหะแผนดวยน้ํา
ระเบียบวิธี
ไฟไนตเอลิเมนต และคุณสมบัติทางกลของโลหะแผน
Abstract
This research aims to determine the reliability of parabolic
forming with hydromechanical deep drawing process through finite
element simulation. Deviations of material properties consisted of
strength coefficient (K), strain hardening exponent (n), plastic strain
ratio of three axis (r 0, r 45, r 90) are taken into account. An AISI 1008 (JIS
G 3141 SPCC) sheet material grade is chosen to examine with uniaxial
tensile test for finding appropriate distribution of each sheet material
property. These properties are then generated based on the selected
distribution and used as input of forming simulation with finite element
method in order to determine the thinning of parts. Based on 30
experiments of tensile test, all material properties are normal
distributed. The 500 value sets of these properties are generated and
then simulated in finite element. The results show that the thinning of
part is normal distributed and there is only 1.04% to obtain the thinning
of part more than 40%.
Keywords: Reliability, Hydromechanical Deep Drawing, Sheet Metal
Properties, and Finite Element Method
1. บทนํา
การจําลองการขึ้นรูปโลหะแผนผานระเบียบวิธีไฟไนต
เอลิเมนต มีความสําคัญในการชวยใหผูออกแบบแมพิมพสามารถทราบ
ถึงพฤติกรรมการขึ้นรูปของโลหะแผนที่เกิดการปรับเปลี่ยนรูปรางของ
แมพิมพ คาพารามิเตอรในการผลิต และคาคุณสมบัติของโลหะแผนที่
เลือกใช โดยไมตองทําการสรางแมพิมพจริง ทําใหประหยัดเวลาและ
คาใชจาย การจําลองการขึ้นรูปในปจจุบันนิยมปอนขอมูลของตัวแปร
K,
n, r0, r45, และ r90 ในลักษณะคาเฉลี่ย
เพื่อเปนตัวแทนพฤติกรรมการขึ้นรูป
ของโลหะแผนชนิดนั้น
ๆ โดยไมคํานึงถึงความเบี่ยงเบนของคุณสมบัติ
โลหะแผน ดังจะพบไดจากงานวิจัยการหาคาที่เหมาะสมของรัศมีแมพิมพ
ดวยการจําลองผานระเบียบวิธีไฟไนตเอลิเมนตควบคูกับพื้นผิว
ตอบสนอง (Response Surface) ของ Huang et al. (2006) และ
Intarakumthornchai et al. (2010) ไดทําการศีกษาหาแรงดัน (Pressure)
และแรงจับยึด (Blank Holder Force; BHF) ของชิ้นงานพาราโบลิกจาก
กระบวนการลาก ขึ้นรูปโลหะแผนดวยน้ําผานระเบียบวิธีไฟไนต
เอลิเมนต [1,2] นักวิจัยทั้ง
2 ทาน พิจารณาเฉพาะคาเฉลี่ยของคุณสมบัติ
โลหะแผนเพียงคาเดียว ทําใหการจําลองการขึ้นรูปดวยวิธีดังกลาวอาจ