การประยุกต์กับชิ้นงานตัวอย่าง
      การนำระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์มาใช้จำลองพฤติกรรมการขึ้นรูปโลหะแผ่น ได้รับการพัฒนาจากงานวิจัยขั้นพื้นฐาน (basic research) จนปัจจุบันมีการประดิษฐ์เป็นโปรแกรมสำเร็จรูป (commercial code) ที่มีจำหน่ายตามท้องตลาดทั่วไป

      ระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์สามารถวิเคราะห์ปัญหาที่มีรูปร่างและเงื่อนไขขอบเขตของปัญหาได้หลากหลายรูปแบบ ซึ่งขั้นตอนการจำลองพฤติกรรมการขึ้นรูปโลหะแผ่นโดยสังเขปมีดังนี้

1. สร้างรูปร่างของพั้นช์ ดาย โลหะแผ่น และตัวจับยึด ในรูปแบบของแบบจำลองพื้นผิวในสามมิติ (3D surface modeling) 2. ทำการจัดแบ่งเอลิเมนต์ (elements) ให้กับ แบบจำลองพื้นผิวในสามมิติที่สร้างขึ้น 3. ตรวจสอบคุณภาพของเอลิเมนต์ที่สร้างขึ้น 4. กำหนดคุณลักษณะของวัสดุ(material behavior) และรูปแบบของเอลิเมนต์ (element type) ให้กับแบบจำลองที่สร้างขึ้น 5. กำหนดตำแหน่งของพั้นช์ ดาย ตัวจับยึด และโลหะแผ่น ให้ได้ระยะเหมือนการขึ้นรูปจริง 6. กำหนดค่าพารามิเตอร์ต่างๆ ในการขึ้นรูปและเงื่อนไขการสัมผัส (contact condition) ระหว่างโลหะแผ่นกับองค์ประกอบต่างๆ ในการขึ้นรูป 7. ทำการแก้ระบบสมการไฟไนต์เอลิเมนต์ 8. ตรวจสอบผลลัพธ์ที่ได้จากการคำนวณ

      ตัวอย่างต่อไปนี้จะกล่าวถึงการนำโปรแกรมสำเร็จรูปด้านระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์มาใช้จำลองพฤติกรรมการขึ้นรูปโลหะแผ่นทั้งหมด 3 ชิ้น คือ การขึ้นรูปลอนท้ายรถกระบะ บังโคลนด้านหน้ารถยนต์ และอ่างล้างหน้า โดยการขึ้นรูปงานทั้ง 3 ชิ้นนี้เป็นกระบวนการขึ้นรูปแบบพั้นช์เคลื่อนที่ลงหาดาย (conventional toggle process)

ชิ้นงานที่ 1 การขึ้นรูปลอนท้ายรถกระบะ
      การขึ้นรูปลอนท้ายรถกระบะเป็นตัวอย่างของการขึ้นรูปแบบเอมบอซซ์ (embossing) กล่าวคือเป็นการขึ้นรูปโลหะแผ่นที่มีผิวตื้นๆ โดยไม่ทำให้ความหนาของวัสดุเปลี่ยนแปลงหรือเปลี่ยนแปลงน้อยมาก

      การจำลองการขึ้นรูปลอนท้ายรถกระบะ เริ่มจากการสร้างแม่พิมพ์ (พั้นช์และดาย) และโลหะแผ่นเพียงครึ่งหนึ่ง เนื่องจากชิ้นงานมีความสมมาตร โดยกำหนดให้พันช์กับดายเป็นวัตถุแข็งเกร็ง (rigid body) ส่วนโลหะแผ่นสร้างเป็นแผ่นสี่เหลี่ยมและมีความหนาเท่ากับ 0.9 มิลลิเมตร

      ผลการจำลองการขึ้นรูปลอนท้ายรถกระบะแสดงในรูปที่ 1 ซึ่งแสดงค่าการกระจายความหนาบนโลหะแผ่นที่เสียรูปด้วยแถบสีดังต่อไปนี้ สีแดงหมายถึงความหนาของโลหะแผ่นที่บางที่สุด ไล่ลงมาสู่สีส้ม สีเหลือง สีเขียว สีฟ้า สีน้ำเงิน และสีชมพู ซึ่งเป็นสีที่มีความหนา ของโลหะแผ่นมากที่สุด

รูปที่ 1 ค่ากระจายความหนาบนโลหะแผ่นที่เสียรูปของลอนท้ายรถกระบะ

จากรูปพบว่าบริเวณผิวข้างของสันเสริมความแข็งแรงบางที่สุด มีโอกาสที่จะเสียหายเป็นบริเวณแรก ดังนั้น ในการผลิตจึงต้องทำด้วยความระมัดระวัง นอกจากค่าความหนาแล้วยังสามารถแสดงค่าความเค้นวอนมิส (Vonmises stress) ความเครียดพลาสติก (plastic strain) และค่าอื่นๆ เพื่อทำนายจุดเสียหายอื่นที่น่าจะเกิดขึ้นได้บนเครื่องคอมพิวเตอร์

รูปที่ 2 ค่ากระจายความหนาบนโลหะแผ่นที่เสียรูปของลอนท้ายรูปสี่เหลี่ยมคางหมู

รูปที่ 2 แสดงการจำลองพฤติกรรมการขึ้นรูปลอนเสริมแรงรูปร่างสี่เหลี่ยมคางหมู พบว่าบริเวณที่บางที่สุดคือบริเวณหัวมุม ในการจำลองการขึ้นรูปลอนท้ายรถกระบะจึงเพิ่มความโค้ง (fillet) บริเวณหัวท้ายของสันเสริมแรง เพื่อป้องกันการเกิดการฉีกขาดของบริเวณดังกล่าว และมีประโยชน์ทำให้สามารถขึ้นรูปได้ลึกกว่าเดิมด้วยเงื่อนไขเดียวกัน

ในตอนที่2 คอยพบกับ
ชิ้นงานที่ 2 การขึ้นรูปบังโคลนด้านหน้ารถยนต์ (Front fender)
ชิ้นงานที่ 3 การขึ้นรูปอ่างล้างหน้า


ติดต่อสอบถาม
ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (MTEC)
อาคารมหานครยิบซั่ม ชั้น 9
539/2 ถนนศรีอยุธยา เขตราชเทวี แขวงทุ่งพญาไท กรุงเทพฯ 10400
โทรศัพท์ 0-2642-5345-9 ต่อ 36 โทรสาร 0-2247-2981