การศึกษาอิทธิพลความหยาบผิวของดรอว์บีดที่มีผลต่อการลากขึ้นรูปโลหะแผ่นรูปทรงไม่สมมาตรโดยการจำลองด้วยไฟไนต์เอลิเมนต์

Abstract

เป็นที่ทราบกันดีว่ากระบวนการลากขึ้นรูป มีปัจจัยหลายอย่างด้วยกันที่ส่งผลต่อคุณภาพของชิ้นงานเช่น สารหล่อลื่น แรงเสียดทาน สมบัติทางกลของวัสดุ เป็นต้น ล้วนแล้วแต่เป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดข้อบกพร่องบนชิ้นงานได้ โดยเฉพาะชิ้นงานที่มีรูปทรงไม่สมมาตรเพื่อให้เกิดความสม่ำเสมอและความสมบูรณ์ของการลากขึ้นรูปต้องควบคุมการไหลตัวของวัสดุชิ้นงาน การใช้ดรอว์บีดเป็นอีกหนึ่งวิธีที่ถูกนำมาใช้ในการควบคุมการไหลของชิ้นงานอย่างไรก็ดีการต้านทานการไหลตัวของชิ้นงานไม่ได้เกิดจากรูปทรงของดรอว์บีดเพียงอย่างเดียว แต่ยังเกิดจากแรงเสียดทานจากพื้นผิวของดรอว์บีดด้วยเช่นกันโดยดรอว์บีดที่มีพื้นผิวต่างกันส่งผลให้เกิดแรงเสียดทานที่แตกต่างกัน งานวิจัยนี้มุ่งศึกษาการไหลตัวของโลหะแผ่นในกระบวนการลากขึ้นรูปชิ้นงานที่มีรูปทรงไม่สมมาตร โดยการใช้ดรอว์บีดที่มีความหยาบผิวแตกต่างกัน และทำ การจำลองด้วยวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์การศึกษานี้ใช้ดรอว์บีดที่มีรูปร่างครึ่งวงกลม โดยกำหนดความหยาบผิว 3 ระดับ คือ 0.152 Ra, 0.963 Ra และ 6.127 Ra วัสดุที่ใช้ในการศึกษาเป็นเหล็กรีดเย็นเกรด เกรด JIS : SPCC, SPCD และ SPCEทำการทดลองภายใต้เงื่อนไขแรงกดชิ้นงาน50 เปอร์เซ็นต์ ของแรงที่ได้จากการคำนวณผลการทดลองพบว่าความหยาบผิวของดรอว์บีดมีผลต่อการไหลตัวของชิ้นงาน ดรอว์บีดที่มีความหยาบผิวมากส่งผลให้ชิ้นงานมีโอกาสเกิดการฉีกขาด และ เกิดรอยย่นได้มาก ขณะที่ดรอว์บีดที่มีความหยาบผิวน้อย เกิดรอยย่นน้อยที่สุด และไม่เกิดการฉีกขาด การจำลองด้วยไฟไนต์เอลิเมนต์และ ผลการทดลองจริง แสดงให้เห็นถึงพฤติกรรมการขึ้นรูปโลหะแผ่น ที่มีแนวโน้มของผลลัพธ์ที่สอดคล้องกัน ซึ่งการประยุกต์ใช้ไฟไนต์เอลิเมนต์สามารถทำนายและหาแนวทางแก้ไขการไหลตัวของชิ้นงานในการลากขึ้นรูปได้อย่างมีประสิทธิภาพ

It is known that there are many criteria that contribute to the quality of workpiece during deep drawing process such as lubricant, friction, and mechanical property of workpiece. All these are the factors leading to imperfection on workpiece, especially the one that is asymmetrical. In order to make the workpiece perfect, the flow of sheet metal needs to be controlled. Using drawbead is another way to control the flow of sheet metal. However, resistance to the flow does not happen only because of drawbead’s shape, but also friction from drawbead’s surface. Different drawbeads’ surfaces result in different friction. This research aimed to study the flow of sheet metal in asymmetrical shape deep drawing process. The study used drawbeads with different surface roughness in the experiment and then finite element simulation. The shapes of drawbeads were semicircle with three level of surface roughness -- 0.152 Ra, 0.963 Ra, and 6.127 Ra. The materials used in this study were cold rolled steel with the grade of JIS: SPCC, SPCD, and SPCE. The experiment used blank holder force at 50 percent of force from calculation. The result showed that surface roughness of drawbeads affected the flow of sheet metal. Drawbeads surface with high roughness resulted in crack and wrinkle on workpiece, while those with low surface roughness resulted in no crack and less wrinkle. The Finite Element Simulation and experiment shows a coherent result in the behavior of sheet metal forming. The adaptation of Finite Element can effectively predict and provide ways to fix the flow of deep drawing process.