امروزه در صنایع مختلف کاربرد ورق‌هایی با نسبت استحکام به وزن بالا مورد توجه قرارگرفته است. با این هدف استفاده از ورق منیزیم با توجه به کم چگالی بودن رو به افزایش است. اما شکل‌پذیری کم این ورق باعث شده است که پژوهش‌های زیادی برای رفع موانع استفاده از منیزیم انجام شود. از جمله روش‌هایی که برای افزایش شکل‌پذیری ورق منیزیم استفاده می‌شود می‌توان به روش‌هایی از جمله کامپوزیت کردن آن با ورق‌های سبک و در عین حال با شکل‌پذیری بالا از جمله آلومینیم و استفاده از روش‌های شکل‌دهی کرنش بالا مثل شکل‌دهی تدریجی اشاره کرد. این رساله با هدف یک مطالعه جامع در خصوص نحوه دستیابی به بهترین شرایط برای اتصال ورق‌های چند لایه آلومینیم و منیزیم و همچنین مطالعه تجربی و عددی شکل‌پذیری توسط فرایند شکل‌دهی تدریجی انجام شده است. ساختارهای لایه‌ای در نظر گرفته شده برای این رساله شامل ورق 2 لایه، ورق 3 لایه و فرایند نورد تجمعی تا پاس سوم است. آزمایش‌های مکانیکی شامل: آزمایش کشش تک‌محوره، آزمایش سختی سنجی، آزمایش چقرمگی شکست، آزمایش خمش سه نقطه‌ای و آزمایش‌های متالورژیکی شامل: آزمایش‌های عمق نفوذ لایه‌ها، آزمایش بررسی فازهای بین فلزی، آزمایش بررسی ساختار شکست برای نمونه‌های چندلایه‌ با هدف بررسی بهترین نوع ساختار لایه‌ای انجام شد. آزمایش‌های مکانیکی و متالورژی با هدف بررسی اثر دمای آنیل در 4 شرایط مختلف دمایی 1- دمای محیط 2- دمای 200 درجه سانتی‌گراد 3- دمای 300 درجه سانتی‌گراد 4- دمای 400 درجه سانتی‌گراد انجام شد.نتایج نشان داد که استحکام و سختی نمونه‌های چند لایه با افزایش دمای آنیل کاهش پیدا می‌کند. نتایج آزمون چقرمگی شکست نشان داد که در بهترین حالت چقرمگی شکست برای نمونه 2 لایه حدود 200 درصد نسبت به ورق پایه منیزیم و حدود 156 درصد نسبت به ورق پایه آلومینیم افزایش یافته است. نتایج اثر دمای آنیل بر استحکام پیوند و عمق نفوذ نمونه‌های چند لایه نشان داد که در بهترین حالت برای نمونه 2 لایه عمق نفوذ حدود 1200 درصد افزایش یافته است. در ادامه بررسی نتایج شکل‌دهی تدریجی نشان داد که در بهترین حالت، شکل‌پذیری ورق 3 لایه نسبت به ورق منیزیم 42 درصد افزایش داشته است.مطالعات عددی برای نمودار حد شکل‌دهی (FLD) توسط فرایند شبیه‌سازی در 4 روش عددی :1- مشتق دوم نازک شدگی 2- نرخ کرنش مؤثر 3- نرخ کرنش ضخامت .

 

شکل‌دهی تدریجی، ورق چندلایه، فرایند نورد، شبیه‌سازی.