مطالعة‌ تحلیلی فشار مجاز در شکل‌دهی بیلوز‌های فلزی به‌روش هیدرو‌فرمینگ

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکدة مهندسی مکانیک ، دانشگاه صنعتی اراک، اراک، ایران

2 دانش‌آموختة کارشناسی ارشد، دانشکدة فنی و مهندسی، دانشگاه علوم و تحقیقات واحد مرکزی، اراک، ایران

3 استادیار، دانشکدة مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

4 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکدة مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

بیلوز‌های فلزی کاربرد‌های زیادی در صنایع مختلف از جمله هوافضا، هسته‌ای و پتروشیمی دارند. یکی از روش‌های تولید بیلوز، هیدروفرمینگ لوله است. پارامتر‌های زیادی در ساخت این قطعه تاثیر‌گذار هستند که می‌توان اصلی‏‌ترین پارامتر جهت ساخت این قطعات به‌روش هیدروفرمینگ لوله را فشار اعمالی سیال به لوله دانست. فشار اعمالی کم، موجب بروز عیوبی همچون چروکیدگی می‌شود و فشار زیاد سبب نازک‌شوندگی و در نهایت به پارگی می‌انجامد. در پژوهش‌های منتشرشدة گذشته این فشار برای مواد مختلف به‌روش تجربی محاسبه و گزارش شده است. اما پایة نظری و کاربردی برای محاسبة فشار، بدون انجام آزمایش تجربی، پیشنهاد ‌نشده ‌است. در این مقاله برای به‌‌دست ‌آوردن فشار مورد نیاز شکل‌دهی جهت مدل‌‌سازی تحلیلی، از نظریة مخزن‌های جداره-‏نازک و همچنین از مدل مادی سوییفت استفاده ‌شده است. مقایسه با نتایج تجربی موجود نشان می‌دهد فشار نهایی مجاز پیشنهاد شده از دقت خوبی در پیش‌بینی فشار شکل‌دهی مناسب برخوردار است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1]     Expansion Joints, http://www.usbellows.com, Accessed Nov 15, 2015.
[2]     Jakubauska V. and Weaver D. S., Transverse Natural Frequencies and Flow Induced Vibrations of Double Bellows Expansion Joints, Fluids and Structures, Vol. 13, No. 1, pp. 461-479, 1999.
[3]     Satoshi I., Hiroshi K. and Masanori K., Evaluation of Mechanical Behavior of New Type Bellows with Two Directional Convolutions, Nuclear Engineering & Design, Vol. 19, No.1, pp. 107-114, 2000.
[4]     Becht C., Fatigue of Bellows a New Design Approach, Pressure Vessels & Piping, Vol. 77, No. 1, pp. 842-850, 2000.
[5]     Zhu Y. Z., Wang H. F. and Sang Z. F., The Effect of Environmental Medium on Fatigue Life for U-Shaped Bellows Expansion Joints, Fatigue, Vol. 28, No. 1, pp. 28-32, 2006.
[6]     Kang B. H., Lee M. Y., Shon S. M. and Moon Y. H., Forming Various of Tubular Bellows Using a Single-Step Hydroforming Process, Materials processing Technology, Vol. 194, No. 1-3, pp. 1-6, 2007.
[7]     Lee S. W., Study on the Forming Parameters of the Metal Bellows, Material Processing Technology, Vol. 130-131, No. 1, pp. 47-53, 2002.
[8]     Kanga B. H., Lee M. Y., Shon S. M. and Moon Y. H., Forming Various Shapes of Tubular Bellows Using a Single-Step Hydroforming Process, Material Processing Technology, Vol. 194, No. 1, pp. 1-6, 2007.
[9]     Faraji G., Mosavi Mashhadi M. and Norouzifard V., Evaluation of Effective Parameters in Metal Bellows Forming Process, Materials Processing Technology, Vol. 209, No. 7, pp. 63-71, 2009.
[10] عرب‌بیگی م.، مرادی م.، قاسمی ب. و ستار م.، بررسی تحلیلی، تجربی و شبیه‌سازی تأثیر فشار داخلی فرآیند هیدروفرمینگ، بر بیلوز‌های تولید‌شده از لوله‌های جدار‌نازک فولاد ضدزنگ 316L، فصل‌نامة فرآیند‌های نوین ساخت و تولید، د. 1، ش. 2، ص 45-51،  1389.
[11] الیاسی م.، بخشی م.، گرجی ع. و علی‌نژاد ق. م.، بررسی امکان شکل‌دهی لوله های کنگره‌ای (Bellows) در فرآیند هیدروفرمینگ لوله در قالب بسته با استفاده از شبیه‌سازی اجزای محدود، دومین کنفرانس بین‌المللی و هشتمین کنفرانس ملی مهندسی ساخت و تولید، تهران، ایران، 1386.
[12]  Asnafi N., Analytical Modeling of Tube Hydroforming, Thin-Walled Structures, Vol. 34, No. 4, pp. 295–330, 1999.
[13]  Pierce O. and Evans S. L., Failure Analysis of a Metal Bellows Flexible Hose Subjected to Multiple Pressure Cycles, Engineering Failure Analysis, Vol. 2, No.1, pp. 11-20, 2012.
[14]  ASM Metals Handbook, Forming and Forging, ASM International, Vol. 14, 9th Edition, pp. 324-342, 1998.
[15].عرب‌بیگی م.، مرادی م.، قاسمی ب. و خلیلیان م.، بررسی تغییر ضخامت بیلوز‌های فلزی به‌روش هیدرو‌فرمینگ از لوله‌های جدار‌نازک فولاد زنگ‌نزن 316L، نشریة علم مواد، د. 2، ش. 3، ص 4-13، 1389.