Effetti della riduzione dello spessore nel processo di laminazione a freddo sulla formabilità delle lamiere utilizzando ANFIS

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 10434 (2022) Citare questo articolo

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La laminazione a freddo ha effetti dannosi sulla formabilità delle lamiere. Ciò è tuttavia inevitabile nella produzione di superfici in lamiera di alta qualità. Gli effetti della laminazione a freddo sui limiti di formabilità dei fogli elastici non sono stati studiati in modo esaustivo in letteratura. In questo studio, viene condotto uno studio sperimentale approfondito per osservare l'effetto della diversa riduzione dello spessore di laminazione a freddo sulla formabilità delle lamiere. Poiché le procedure sperimentali di tali prove sono costose, viene adottata anche un'intelligenza artificiale per prevedere gli effetti della riduzione dello spessore a freddo sulla formabilità delle lamiere. A questo proposito, le lastre St14 vengono esaminate utilizzando esperimenti di trazione, metallografia, laminazione a freddo e punzone emisferico di Nakazima. I dati ottenuti vengono ulteriormente utilizzati per addestrare e testare un modello di sistema di inferenza fuzzy della rete neurale adattiva (ANFIS). I risultati indicano che la laminazione a freddo riduce la formabilità delle lamiere in condizioni di carico di allungamento. Inoltre il comportamento a trazione della lamiera si altera notevolmente a causa della riduzione dello spessore a freddo della lamiera stessa. Il modello ANFIS addestrato è stato inoltre addestrato e testato con successo nella previsione della formazione di diagrammi dei limiti. Questo modello potrebbe essere utilizzato per determinare le deformazioni limite di formazione in altre condizioni di riduzione dello spessore. Si discute che la determinazione dei diagrammi limite di formazione non è una proprietà intrinseca della composizione chimica delle lamiere e devono essere presi in considerazione molti altri fattori.

La determinazione del limite di formatura della lamiera è fondamentale nella progettazione della geometria finale dei prodotti in lamiera. È anche uno dei principali test di controllo qualità negli stabilimenti di imbutitura profonda e formatura della lamiera. A differenza delle prove di trazione, la determinazione del limite di formazione comporta un numero maggiore di provini e procedure di prova complicate. Nel tentativo di evitare test così costosi e dispendiosi in termini di tempo, in letteratura sono proposti numerosi metodi analitici per il calcolo dei FLD utilizzando i dati della curva di prova di trazione uniassiale1,2,3,4,5. Tuttavia, le curve di trazione uniassiali non possono essere una fonte affidabile nella determinazione dei limiti di formatura6. Come Wu et al.7 hanno dimostrato sperimentalmente che i fogli con piccole differenze nelle curve di trazione uniassiali avevano notevoli differenze nei loro FLD a causa degli effetti delle loro strutture. Pertanto, sebbene le curve di trazione forniscano un senso intuitivo sui limiti di formatura, non è sufficiente calcolare i FLD esatti.

È attualmente accettato che il modo migliore per ottenere le curve limite di formabilità sia quello di effettuare prove sperimentali su ogni lotto di prodotti in lamiera. I limiti di formatura dipendono da molti fattori tra cui le condizioni di carico, lo spessore della lamiera e le proprietà microstrutturali della lamiera. Non esiste un modello che tenga conto di tutti i parametri geometrici, di carico e microstrutturali. Pertanto, i modelli non possono essere affidabili anche se presentano risultati accettabili in circostanze specifiche.

Recentemente si è assistito a un crescente utilizzo dell’intelligenza artificiale e della logica fuzzy in molti campi di ricerca. Gli effetti dei parametri geometrici sui limiti di formazione sono stati esaminati da Elangovan et al.8 utilizzando la rete neurale artificiale (ANN). Il modello ANN è stato addestrato utilizzando un set di date ottenuto da esperimenti. Il modello addestrato è stato inoltre utilizzato per prevedere la FLD per una serie di nuovi parametri geometrici del foglio. Il comportamento del limite di formazione in diverse condizioni di carico e temperatura è stato studiato da Kotkunde et al.9 utilizzando l'ANN. I limiti di formazione previsti utilizzando il metodo ANN erano in accordo accettabile con i risultati sperimentali. Condizioni termiche e di carico estreme sono sperimentali difficili da applicare ed esaminare sui limiti di formatura. In uno studio di Mohamed et al.10, è stato dimostrato che le ANN potrebbero essere utilizzate per prevedere le FLD. Derogar e Djavanroodi11 hanno dimostrato la capacità delle ANN nelle previsioni sui limiti di formatura della lamiera.