تم انجاز اطروحة الدكتوراه للطالب عقيل صبري بدن التميمي في قسم الهندسة الميكانيكية / عمليات تصنيع عن بحثه الموسوم ” تاثير شكل العدة و استتراجية مسار العدة في التشكيل النقطي التزايدي ” وبأشراف الاستاذ الدكتور قاسم محمد دوس العتابي الاستاذ المساعد الدكتور تحسين فاضل عباس وتألفت لجنة المناقشة برئاسة ا.د. محسن جبر جويج وعضوية كل من من ا.د. سومر متي داود , ا.م.د. حسين سالم كيطان , ا.م.د. احمد زيدان محمد , ا.م.د. اياد مراد طخاخ
وتلخص بحثة بما يلي:
تعتمد طريقة التشكيل النقطي التزايدي على مبدا التشكيل للطبقات الافقية المتعاقبة وصولا للتشكيل النهائي للمنتج وذلك من خلال قيادة عدة التشكيل “التي غالبا ماتكون عدة صلدة ذات نهاية كروية مصنعة من الفولاذ المقاوم” على مسار يعرف مسبقا باحدى طرق التصميم المعان بالحاسوب وتستخدم هذه الطريقة لتشكيل الصفائح المعدنية باستخدام مكائن التفريز ذات التحكم الرقمي. تم اقتراح وتصميم وتطبيق قالب تثبيت متعدد الاستخدامات وعدد متعددة الاستخدام لاتمام عملية التشكيل باستخدام مكائن التحكم الرقمي. عدد التشكيل التي تم تصنيعها (الكروي والمستدير والمستوي) لتشكيل منتجات من الالمنيوم والبراص باستخدام مسارات عدة متعددة .
يعتبر استنتاج وتوليد مسار العدة في عملية التشكيل التزايدي خطوة مهمة يجب اخذها بنظر الاعتبار ويعتبر مسار العدة الامثل هو من التحديات التي تواجه هذا النوع من عمليات التشكيل حيث يجب مراعاة عدة عوامل مثل الخواص الميكانيكية للصفائح المعدنية المراد تشكيلها, طريقة تثبيت الشريحة المعدنية, سرعة دوران العدة ومعدل التغذية وحجم العدة (القطر,الطول) لتحديد نوع مسار العدة الملائم للتشكيل والتي اخذت جميعها بنظر الاعتبار في هذا العمل .
اعتمدت ثلاثة طرق لمسار العدة في دراسة تاثيرها على الخواص الميكانيكية لسبيكة البراص (65-35) عند تشكيلها بطريقة التشكيل النقطي التزايدي وباستخدام نظام تصميم وتصنيع متكامل تم تطويره لانجاز هذا العمل حيث تمت دراسة تاثير نوع مسار العدة على خاصية الالتواء الحاصلة بالمنتج بعد التشكيل وتطوير مسار عدة للحد من ظاهرة الالتواء ومقارنة مسار العدة المطور مع عدد من مسارات العدة الشائعة الاستخدام في تشكيل عدد من النماذج المختلفة. تبين النتائج المستحصلة من خلال هذا العمل بان الطريقة المطورة حدت بشكل كبير من ظاهرة الالتواء حيث لم يظهر اي التواء في تشكيل النماذج بعمق 47ملم في حين كانت نسبة الالتواء بسيطة جدا مقارنة مع المسارات الاخرى عند تشكيل النماذج للاعماق 80 و110ملم على التوالي, و من خلال الفحص المجهري للعينات المنجزة بان البنية المجهرية قد تغيرت من ناحية الشكل والحجم نتيجة التشكيل اللدن من جراء التشكيل واستنتج بان مسارات العدة لها اثر كبير في تغير الخواص من ناحية الصلادة والبنية المجهرية حيث تبين بان مسار العدة المحسن (Adaptive) رفع من صلادة النماذج المشكلة من (48 HV) الى (90 HV) وحافظ على الشكل الدائري للبنية المجهرية للبراص في حين ان مساري العدة (Isoplaner and Helical) قد رفعا الصلادة بمقدار من (48 HV) الى(74 HV) و(48 HV) الى (76 HV) بالتتابع, بينما تغيرت البنية المجهرية للنماذج المشكلة حيث تم الحصول على بنية مجهرية طولية الشكل.
ومن ناحية اخرى فان زمن التشكيل باستخدام مسار العدة الطبقي اقل من زمن التشكيل عند استخدام مسار عدة الحلزوني وبنسبة مئوية تراوحت 8.7% عند تشكيل جزء مخروطي بعمق 47ملم الى8.91 % عند تشكيل جزء مخروطي بعمق 110ملم.
وبتطوير مسار العدة المقترح وذلك بتوزيع القيم التزايدية لنزول العدة وذلك للحد من محددات المسار المتمثلة بمشاكل تركز الاجهادات والخشونة الناتجة , ومن الجدير بالذكر ان افضل شكل لعدة التشكيل هو النصف كروي وبافضل ابعاد ذات قطر 8ملم.
يمكن استثمار هذه الطريقة لتشكيل الاجزاء المتماثلة والغير متماثلة ويقدم هذا البحث هاتين الامكانيتين للطريقة لتشكيل صفائح الالمنيوم لانجاز نماذج مختلفة والتي يمكن استخدامها في التطبيقات الهندسية والطبية والفضائية المختلفة حيث تصنيع المنتجات بكلفة واطئة نسبيا مقارنة مع طريقة انتاجها في طرق التشكيل التقليدية.
وبتطبيق العمل المقترح تم تنفيذه ومحاكاته باستخدام احدى برامج التحليل (ANSYS) للتنبا بعملية التشكيل النقطي, حيث وصلنا لنتائج تنبا ذات انحراف لايتعدى 6% عن النتائج العملية التي تعتبر مقبولة في اغلب التطبيقات الهندسية.
وبالاضافة لما ورد اعلاه فان الجانب العملي انجز بالتعاون مع وزارة النفط العراقية/ الشركة العامة للمعدات الهندسية الثقيلة وفق عقد الاستفادة المبرم معها حول نتائج ومخرجات البحث لاستثمارها للاعمال المستقبلية التطويرية للشركة.
وتلخص بحثة بما يلي:
تعتمد طريقة التشكيل النقطي التزايدي على مبدا التشكيل للطبقات الافقية المتعاقبة وصولا للتشكيل النهائي للمنتج وذلك من خلال قيادة عدة التشكيل “التي غالبا ماتكون عدة صلدة ذات نهاية كروية مصنعة من الفولاذ المقاوم” على مسار يعرف مسبقا باحدى طرق التصميم المعان بالحاسوب وتستخدم هذه الطريقة لتشكيل الصفائح المعدنية باستخدام مكائن التفريز ذات التحكم الرقمي. تم اقتراح وتصميم وتطبيق قالب تثبيت متعدد الاستخدامات وعدد متعددة الاستخدام لاتمام عملية التشكيل باستخدام مكائن التحكم الرقمي. عدد التشكيل التي تم تصنيعها (الكروي والمستدير والمستوي) لتشكيل منتجات من الالمنيوم والبراص باستخدام مسارات عدة متعددة .
يعتبر استنتاج وتوليد مسار العدة في عملية التشكيل التزايدي خطوة مهمة يجب اخذها بنظر الاعتبار ويعتبر مسار العدة الامثل هو من التحديات التي تواجه هذا النوع من عمليات التشكيل حيث يجب مراعاة عدة عوامل مثل الخواص الميكانيكية للصفائح المعدنية المراد تشكيلها, طريقة تثبيت الشريحة المعدنية, سرعة دوران العدة ومعدل التغذية وحجم العدة (القطر,الطول) لتحديد نوع مسار العدة الملائم للتشكيل والتي اخذت جميعها بنظر الاعتبار في هذا العمل .
اعتمدت ثلاثة طرق لمسار العدة في دراسة تاثيرها على الخواص الميكانيكية لسبيكة البراص (65-35) عند تشكيلها بطريقة التشكيل النقطي التزايدي وباستخدام نظام تصميم وتصنيع متكامل تم تطويره لانجاز هذا العمل حيث تمت دراسة تاثير نوع مسار العدة على خاصية الالتواء الحاصلة بالمنتج بعد التشكيل وتطوير مسار عدة للحد من ظاهرة الالتواء ومقارنة مسار العدة المطور مع عدد من مسارات العدة الشائعة الاستخدام في تشكيل عدد من النماذج المختلفة. تبين النتائج المستحصلة من خلال هذا العمل بان الطريقة المطورة حدت بشكل كبير من ظاهرة الالتواء حيث لم يظهر اي التواء في تشكيل النماذج بعمق 47ملم في حين كانت نسبة الالتواء بسيطة جدا مقارنة مع المسارات الاخرى عند تشكيل النماذج للاعماق 80 و110ملم على التوالي, و من خلال الفحص المجهري للعينات المنجزة بان البنية المجهرية قد تغيرت من ناحية الشكل والحجم نتيجة التشكيل اللدن من جراء التشكيل واستنتج بان مسارات العدة لها اثر كبير في تغير الخواص من ناحية الصلادة والبنية المجهرية حيث تبين بان مسار العدة المحسن (Adaptive) رفع من صلادة النماذج المشكلة من (48 HV) الى (90 HV) وحافظ على الشكل الدائري للبنية المجهرية للبراص في حين ان مساري العدة (Isoplaner and Helical) قد رفعا الصلادة بمقدار من (48 HV) الى(74 HV) و(48 HV) الى (76 HV) بالتتابع, بينما تغيرت البنية المجهرية للنماذج المشكلة حيث تم الحصول على بنية مجهرية طولية الشكل.
ومن ناحية اخرى فان زمن التشكيل باستخدام مسار العدة الطبقي اقل من زمن التشكيل عند استخدام مسار عدة الحلزوني وبنسبة مئوية تراوحت 8.7% عند تشكيل جزء مخروطي بعمق 47ملم الى8.91 % عند تشكيل جزء مخروطي بعمق 110ملم.
وبتطوير مسار العدة المقترح وذلك بتوزيع القيم التزايدية لنزول العدة وذلك للحد من محددات المسار المتمثلة بمشاكل تركز الاجهادات والخشونة الناتجة , ومن الجدير بالذكر ان افضل شكل لعدة التشكيل هو النصف كروي وبافضل ابعاد ذات قطر 8ملم.
يمكن استثمار هذه الطريقة لتشكيل الاجزاء المتماثلة والغير متماثلة ويقدم هذا البحث هاتين الامكانيتين للطريقة لتشكيل صفائح الالمنيوم لانجاز نماذج مختلفة والتي يمكن استخدامها في التطبيقات الهندسية والطبية والفضائية المختلفة حيث تصنيع المنتجات بكلفة واطئة نسبيا مقارنة مع طريقة انتاجها في طرق التشكيل التقليدية.
وبتطبيق العمل المقترح تم تنفيذه ومحاكاته باستخدام احدى برامج التحليل (ANSYS) للتنبا بعملية التشكيل النقطي, حيث وصلنا لنتائج تنبا ذات انحراف لايتعدى 6% عن النتائج العملية التي تعتبر مقبولة في اغلب التطبيقات الهندسية.
وبالاضافة لما ورد اعلاه فان الجانب العملي انجز بالتعاون مع وزارة النفط العراقية/ الشركة العامة للمعدات الهندسية الثقيلة وفق عقد الاستفادة المبرم معها حول نتائج ومخرجات البحث لاستثمارها للاعمال المستقبلية التطويرية للشركة.
