A study of spinning parameters influence on the product quality of the sheet-metal forming process of an aluminium cup

โดย รัตนชัย กองวงศ์

ปี 2557

บทคัดย่อ

การขึ้นรูปโลหะแผ่นด้วยกระบวนการหมุน (Spinning Process) เป็นกระบวนการขึ้นรูปที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายและมีการพัฒนามาอย่างต่อเนื่อง ในปัจจุบันกระบวนการหมุนขึ้นรูปถูกใช้ในการผลิต ชิ้นส่วนยานยนต์ เครื่องมือ เครื่องใช้ต่างๆ ในชีวิตประจำวัน จากการศึกษาพบว่า การหมุนขึ้นรูปชิ้นงานใหม่มีคุณภาพตามความต้องการนั้นต้องอาศัย การควบคุมตัวแปรต่างๆ ที่เป็นปัจจัยของการขึ้นรูป ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์ เพื่อศึกษาอิทธิพลของตัวแปรในกระบวนการหมุนขึ้นรูป และเพื่อใช้ในการกำหนดค่าตัวแปรในกระบวนการผลิตต่อไป

ในการศึกษาอิทธิพลของตัวแปรในกระบวนการหมุน ใช้กระบวนการหมุนขึ้นรูปถ้วยจากวัสดุอลูมิเนียมเกรด AA-1100 หนา 1.2 มิลลิเมตร ทรงกลมขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 135 มิลลิเมตรโดยใช้ลูกรีดที่มีรัศมี 3 มิลลิเมตร และมีเส้นผ่าศูนย์กลางขนาด 80 มิลลิเมตร เพื่อทดสอบค่าตัวแปรการขึ้นรูปที่สำคัญ 3 ตัวแปรคือ อัตราป้อน รัศมีการเคลื่อนที่ และความเร็วรอบที่ใช้ในการขึ้นรูป ซึ่งการทดลองจะใช้วิธีการกำหนดค่าตัวแปรต่างๆ กับในขณะที่หมุนขึ้นรูปชิ้นงานในแต่ละรอบจะมีการบันทึกขนาดของแรงที่ใช้ในการขึ้นรูปด้วย หลังการขึ้นรูปสำเร็จชิ้นงานที่ได้จากการทดลอง จะถูกนำไปวัดขนาดต่างๆ ของชิ้นงานเช่น ความหนาของผนังถ้วย และความเครียด ณ จุดต่างๆ บนชิ้นงาน ทั้งนี้เพื่อใช้ในการวิเคราะห์อิทธิพลของตัวแปรทั้ง 3 ตัวแปร

จากผลการทดลองแสดงให้เห็นว่า อัตราป้อน รัศมีการเคลื่อนที่ของลูกรีด และความเร็วรอบของการหมุนขึ้นรูปมีอิทธิพลต่อคุณภาพของชิ้นงานที่ได้จากกระบวนการหมุนขึ้นรูป และพบว่า ค่าตัวแปรที่ดีที่สุดสำหรับการขึ้นรูปถ้วยอลูมิเนียมคือ ใช้อัตราการป้อน 0. 3 มิลลิเมตร/รอบ รัศมีและการเคลื่อนที่ของลูกรีด 90 มิลลิเมตร และความเร็วรอบ 500 รอบ/นาที ชิ้นงานที่ได้มีคุณภาพดีที่สุดผนังของชิ้นงานมีความหนาสม่ำเสมอ ความเครียดบนจุดต่างๆ ของชิ้นงานมีความแตกต่างกันน้อยที่สุด

Sheet metal spinning is one of the most common ways of production an axis-symmetric part. Nowadays, the spinning process is used to produce a number of products such as automotive parts, tools, kitchen utensils etc. A study shows that the qualities of the spinning products are directly depended upon parameters that applied to setup the process. This research aims to investigate the influence of spinning parameters that affects the quality of the spinning products.

This study was carried out by using a cup-spinning process from an aluminium sheet (AA-1100) of 1.2 mm. thickness, circular blank size of 135 in diameter. The spinning process used a roller tools size 80 mm. in diameter and 3 mm. of nose radius. An experiment was conducted to investigate three main parameters that influence the product quality i.e. feed rate, rolling path profiles and revolution speeds of the spinning. During the experiment the spinning force was measured and recorded. The finished work piece was carefully examined by measuring cup size, cup wall thickness and strain values at particular points. The results were used to analyze in order to identify the influence of those parameters.

The experimental results showed that all tested parameters including feed rate, rolling path profile and revolution speed affected to quality of the finished product. It was also found that the best value of the parameters that could be used to produce an aluminium cup were: 0.3 mm of feed rate, 90 mm of the radius of the rolling path and 500 rpm. of the revolution. The quality of the finished work piece was considerably good i.e. the different of wall thickness and strain was less when compared to the other experimental results.

Download : การศึกษาอิทธิพลตัวแปรการหมุนขึ้นรูปต่อคุณภาพของชิ้นงานในกระบวนการหมุนขึ้นรูปด้วยอลูมิเนียม