การศึกษาอิทธิพลของรัศมีบ่าดายในการลากขึ้นรูปถ้วยสี่เหลี่ยมจัตุรัสแบบมีปีกสำหรับเหล็กกล้าความแข็งแรงสูงสำหรับโครงสร้างยานยนต์ด้วยวิธีทางไฟไนต์เอลิเมนต์

Abstract

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาอิทธิพลของรัศมีบ่าดายในการลากขึ้นรูปลึกถ้วย (Deep drawing) สี่เหลี่ยมแบบมีปีกด้วยเหล็กกล้าความแข็งแรงสูงสำหรับโครงสร้างยานยนต์ โดยการจำลองวิธีทางไฟไนต์อิลิเมนต์ โดยมุ่งเน้นการศึกษาพฤติกรรมการไหลตัวของวัสดุในแต่ละรัศมีบ่าดายที่มีผลต่อการลากขึ้นรูป ด้วยโปรแกรมไดนาฟอร์ม เวอร์ชั่น 5.6 (Dynaform Version 5.6) การจำลองกำหนดขนาดชิ้นงานเป็นถ้วยสี่เหลี่ยมจัตุรัสแบบมีปีก มีความกว้าง 60 มิลลิเมตรความยาว 60 มิลลิเมตร และความลึก 30 มิลลิเมตร ความกว้างปีกด้านละ 10 มิลลิเมตร เปรียบเทียบวัสดุที่ใช้เป็นเหล็กขึ้นรูปสำหรับโครงสร้างยานยนต์ 4 ชนิด คือ เหล็กกล้าคาร์บอนเกรด SAPH440 (JIS) SPFC590 (JIS) และ JSC980Y (JIS) ทุกวัสดุมีความหนาเท่ากันคือ 1.4 มิลลิเมตร กำหนดรัศมีบ่าดายขนาดเท่ากับ 6, 8, 10 และ 12 มิลลิเมตร รัศมีมุมพั้นช์เท่ากับ มิลลิเมตร และรัศมีของบ่าพั้นช์เท่ากับ 10 มิลลิเมตร ผลการจำลองโดยวิธีทางไฟไนต์อิลิเมนต์เทียบกับผลการทดลองจริงระหว่าง เหล็ก SPCC และ SAPH440 พบว่าขนาดของรัศมีบ่าดายทั้ง 4 ระดับ สามารถทำการลากขึ้นรูปวัสดุสองชนิดได้สมบูรณ์ทั้งหมด ความแข็งแรงของวัสดุที่เพิ่มขึ้นทำให้ต้องใช้แรงในการขึ้นรูปสูงขึ้น โดยที่รัศมีบ่าดายเท่ากับ 12 มิลลิเมตร ใช้แรงในการลากขึ้นรูปน้อย และความหนาของถ้วยมีการเปลี่ยนแปลงจากความหนาเดิมน้อยที่สุด วัสดุมีการไหลตัวของแผ่นชิ้นงานสู่แม่พิมพ์ดีที่สุด โดยปราศจากการฉีกขาดรัศมีบ่าดายที่มีขนาดเล็กลง จะใช้แรงในการลากขึ้นรูปเพิ่มขึ้น เนื่องจากมีพฤติกรรมการไหลตัวของชิ้นงานที่ยากขึ้น ซึ่งผลการจำลองโดยวิธีทางไฟไนต์อิลิเมนต์เทียบกับผลการทดลองจริงมีความแม่นยำ 97% จากนั้นได้ทดลองเปลี่ยนวัสดุเป็นเหล็กกล้าความแข็งแรงสูงเกรด SPFC590 และ เหล็กกล้าความแข็งแรงสูงเกรด JSC980Y โดยที่เหล็กกล้าความแข็งแรงสูงเกรด SPFC590 สามารถขึ้นรูปได้ทุกรัศมีบ่าดาย แต่เหล็กกล้าความแข็งแรงสูงเกรด JSC980Y สามารถทำการขึ้นรูปได้สำเร็จที่รัศมีบ่าดายตั้งแต่ 10 มิลลิเมตรขึ้นไป ดังนั้นผลการจำลองจึงมีความถูกต้อง และมีความน่าเชื่อถือเพียงพอที่สามารถนำมาวิเคราะห์ผลที่ได้จากการจำลองก่อนทำการทดลองจริงได้

This research is to study the influence of die radius on the deep drawing square cup for high strength steel for automobile structural focusing on the flowing behavior of the material in each die radius affecting the effectiveness of the deep drawing. In this simulation, Dynaform version 5.6 finite element software used deep drawing square cup, This simulation determine the dimension of 60 mm in width, 60 mm in length and 30 mm in depth and 10 mm wing width compared the material of automobile structural steel 4 kinds including SPCC (JIS) SAPH440 (JIS) SPFC590 (JIS) and JSC980Y (JIS) 1.4 mm thickness at 6, 8, 10, and 12 mm die radius and 10 mm punch angle radius and 10 mm punch shoulder radius. The results of finite element simulation compare with the results of experiment. SPCC and SAPH440 were found that the 4 kinds of die radius were able to form the deep drawing. The punch force using in deep drawing was at the low level and the thickness of the work pieces was changed at the low level at the 12mm die radius and offered the best result in forming the work piece to the mold without cracked. The punch force using in deep drawing reduced when using bigger die radius and it was likely to form the deep drawing of the work piece well and the work piece could flow well without wrinkle while the punch force in deep drawing was used more at the smaller size of die radius. The accuracy 97% of finite element method simulation compared with the actual experiment. After that, simulation by change material to high strength steel grade SPFC590 (JIS) and JSC980Y (JIS). Results of finite element simulation high strength steel grade SPFC590 (JIS) were able to form the deep drawing all of die radius, but high strength steel grade JSC980Y (JIS) were able to form the deep drawing more at 10 mm die radius. Therefore, the results of the simulation were accurate and reliable enough to be used for analyzing the experimental results of the simulation before the actual experiment.