شبیه‌سازی و مطالعه تجربی فرآیند خم‌کاری لوله جدار نازک با مقطع مربعی به روش هیدروفرمینگ

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران

2 مدیر گروه ساخت و تولید دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

3 استاد، مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران

چکیده

خم­کاری لوله کاربرد وسیعی در صنایع هواپیمایی و خودروسازی دارد. از مشکلات اصلی این فرآیند، چروکیدگی، پارگی و عدم پر شدگی قالب می­باشد. چنانچه نسبت شعاع خم به قطر لوله (R/D) در فرآیند خم­کاری بین 1 تا 5/1 باشد، خم­کاری با روش­های معمول قابل انجام نیست. بنابراین ارایه یک روش جدید در این راستا بسیار حائز اهمیت است. در این پژوهش، ابتدا لوله­های انتها بسته و بدون درز با استفاده فرآیند­های چند مرحله­ای کشش عمیق و اتو­­کاری تولید شده است. سپس، فرآیند هیدروفرمینگ لوله­های با مقطع مربعی و با نسبت (R/D) برابر یک، به صورت تجربی و شبیه سازی مورد بررسی قرار گرفت. نشان داده شده است که با استفاده از فرآیند جدید، امکان خم­کاری لوله­ با مقطع مربعی و با نسبت پایین R/D=1 فراهم گردید. به­علاوه، اثر فشار سیال و زاویه خم قالب بر توزیع ضخامت لوله در دیواره­های داخلی، خارجی و جانبی ناحیه خم لوله مورد بررسی قرار گرفت. نشان داده شده است که با افزایش فشار، تغییر ضخامت در این دیواره­­ها افزایش می­یابد. این افزایش در کاهش ضخامت، برای دیواره خارجی نسبت به دو دیواره دیگر بیشتر است. همچنین لوله در­ R/D=1، با چند زاویه خم مختلف شکل­دهی شده­ است که با افزایش زاویه خم، فشار شکل­دهی کاهش می‌یابد. 

کلیدواژه‌ها


[1]  Lang L.H., et al, Hydroforming highlights: sheet hydroforming and tube hydroforming, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 151, PP. 165-177, 2004.
[2]  Yang H., Y. Lin, Wrinkling analysis for forming limit of tube bending processes, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 152, PP. 363-369, 2004.
[3]  Fang J., Lu S., Wang K., Xu J., Xu X., Zh. Yao, Effect of Mandrel on Cross-Section Quality in Numerical Control Bending Process of Stainless Steel 2169 Small Diameter Tube, Advances in Materials Science and Engineering 2013, 9pages, 2013.
[4]  Zhiqianga J., Mei Zh., He Y., Xudongb X., Guangjun L., Deformation Behavior of Medium-strength TA18 High-pressure Tubes During NC Bending with Different Bending Radius, Chinese Journal of Aeronautics Vol. 24, pp. 657–664, 2011.
[5]  Zeng. Y, Li. Z, Experimental research on the tube push-bending process, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 122, pp.237-240, 2002.
[6]     Zhang Y., Redekop D., Shell element simulation of the push method of tube bending, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, Vol. 17, PP. 301–304, 2006.
[7]  Yang J.b., Joen B.h., Oh S.I., the bending technology of a hydroforming process for an automotive part, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 111, pp. 175–181, 2001.
[8]  Yeong-Maw Hwang, Taylan Altan, Finite element analysis of tube hydroforming processes in a rectangular die, Journal of Finit Elements in Analysis and Design, Vol. 39, pp.1071-1082, 2003 .
[9]    Xiao. X. T., et al, study on varying curvature push-bending technique of rectangular section tube, Journal of Materials processing Technology, Vol. 187-188, pp. 476-479, 2007.
[10] Wang J., Agarwal R., Tube Bending Under Axial Force and Internal Pressure, Journal of Manufacturing Science and Engineering, Vol. 128, pp. 598–605, 2006.
[11] عبدالواحد کمی، بیژن ملائی داریانی، فرید رضا بیگلری،تحلیل المان محدود فرآیند خم‌کاری فشاری لوله‌های مقطع مستطیلی، نهمین کنفرانس مهندسی ساخت و تولید ایران، بیرجند،1387.
[12] سحرناز منتظری، عبدالحمید گرجی، محمد بخشی، یک روش جدید برای خم‌کاری فشاری لوله جدار نازک در خم‌کاری هیدرولیکی، مجله مهندسی مکانیک مدرس، دوره 14، شماره 12، ص 198- 190، 1393.
 [13] سحرناز منتظری، بررسی تجربی و شبیه سازی بر روی فرآیند خم‌کاری لوله جدار نازک به روش هیدروفرمینگ و تولید لوله‌های جدار نازک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، دانشکده مکانیک، پایان نامه کارشناسی ارشد،1393.