در فرایند هیدروفرمینگ لوله، جریان نامناسب فلزی ناشی از شرایط اصطکاکی، سبب پر نشدن گوشه های قالب و نازک شدگی زیاد نواحی نزدیک به گوشه های قالب می گردد. اعمال ارتعاشات آلتراسونیک به بدنه قالب می تواند شرایط تماسی را بهبود بخشد. مقاله حاضر با هدف بهبود فرایند از لحاظ میزان شکل پذیری و همچنین به لحاظ یکنواختی ضخامت دیواره مقطع، به بررسی اثر اعمال ارتعاشات بر بدنه قالب هیدروفرم لوله پرداخته است. ابتدا یک مدل عددی بر اساس روابط هندسی و حالت تنش و کرنش بنا شده است که قادر است ضخامت دیواره و شعاع گوشه لوله را محاسبه نماید. در این مدل اثر ارتعاشات آلتراسونیک به صورت تغییر در شرایط اصطکاکی اعمال می شود. با مدلسازی اجزاء محدود فرایند فرایند هیدروفرمینگ آلتراسونیک لوله (فشار داخلی همراه با اعمال ارتعاشات آلتراسونیک) و مقایسه آن با مدل اجزاء محدود همین فرایند در حالت کلاسیک (تنها با فشار داخلی) امکان بررسی میزان بهبود فرایند با استفاده از ارتعاشات قالب فراهم شده است. نتایج نشان می دهد با استفاده از ارتعاشات آلتراسونیک، میزان پرشدگی گوشه های قالب افزایش قابل توجهی داشته و علاوه بر آن ضخامت دیواره لوله نیز یکنواختی بیشتری دارد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

هیدروفرمینگ لوله یکی از فرایندهای شکل دهی می باشد که در آن از فشار هیدرولیکی برای تغییرشکل در ماده استفاده می شود. در این تحقیق شکل پذیری لوله دو لایه مس-آلومینیوم در فرایند هیدروفرمینگ به روش تجربی و شبیه سازی مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا لوله ی دو لایه با لایه بیرونی آلومینیوم و لایه ی داخلی مس تحت آزمایش هیدروفرمینگ قرار گرفته است که به دلیل شکل پذیری کم لوله آلومینیوم، دچار پارگی شده است. سپس لوله دو لایه با لایه بیرونی مس و لایه داخلی آلومینیوم بررسی شده است که لوله ی آلومینیوم داخلی دچار چروکیدگی گردیده است و نهایتاً منجر به خرابی دو لایه شده است. برای جلوگیری از چروکیدگی لایه ی آلومینیوم داخلی، از یک قید مکانیکی داخلی از جنس مس استفاده شده است که آزمایش تجربی در این حالت منجر به شکل دهی بدون ترکیدگی و چروکیدگی لوله دولایه شده است. برای مطالعه ی تأثیر پارامترها بر فرایند از طراحی آزمایش به روش سطح پاسخ استفاده گردیده است. پارامترهای مورد بررسی شامل جابجایی سنبه محوری، فشار اول، فشار نهایی، ضخامت لوله آلومینیوم و وجود یا عدم وجود سنبه مخالف بوده است. توابع هدف نیز نازک شدگی لایه ی مس، نازک شدگی لایه ی آلومینیوم و ارتفاع برآمدگی لوله دو لایه بوده است. نتایج تحقیق نشان داد که جابه جایی محوری بیشترین تأثیر را بر ارتفاع برآمدگی دو لایه و ضخامت لایه ی داخلی آلومینیوم بیشترین تأثیر را بر نازک شدگی لایه ها داشته است. به منظور دست یابی به بیشترین ارتفاع برآمدگی دولایه و کمترین میزان نازک شدگی برای لایه های مس و آلومینیوم، پارامترهای بهینه در دو حالت وجود و عدم وجود سنبه ی مخالف استخراج شده اند و نتایج آن با خروجی مدل های شبیه سازی اجزای محدود مقایسه شده اند.

صنعت خودرو، با توجه به لزوم داشتن ساختاری سبک و ضد خوردگی، نیازمند استفاده از روشهای پیشرفته تولید می باشد. به این علت فرآیند هیدروفرمینگ آلیاژهای آلومینیوم و منیزیم مورد توجه قرار گرفته است. عیب اصلی این آلیاژها شکل پذیری پایین آنها می باشد که با بالا بردن دمای فرآیند می توان شکل پذیری را افزایش داد. در این مقاله، هیدروفرمینگ لوله های آلومینیومی (AA3003) در دماهای مختلف مورد بررسی عددی قرار گرفته است. شبیه سازی بوسیله نرم افزار اجزای محدود MSC.Marc انجام شده و توزیع ضخامت در ناحیه شکل دهی لوله تحت دماهای متفاوت فرآیند مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج در حالتهای ثابت بودن دو انتهای لوله، آزاد بودن دو انتها و اعمال تغذیه محوری مقایسه شده است.

هدف این مقاله، مطالعه تئوری، عددی و تجربی فرآیند هیدروفرمینگ لوله به منظور تخمین پارامترهای حاکم بر فرآیند، مانند فشار داخلی و نیروی محوری است. با تعیین مقادیر اولیه این پارامترها، داده های ورودی برای تحلیل به روش اجزای محدود صریح استخراج شده و تحلیل عددی فرآیند بهینه سازی مسیرهای بارگذاری فشار و نیروی محوری در دو حالت اعمال فشار و نیروی محوری، به صورت خطی و غیر خطی به کمک نرم افزار LS-Dyna مطالعه شده است. شبیه سازی فرآیند با استفاده از سه مدل با شرایط مرزی متفاوت و شرایط روانکاری مختلف انجام شده و نتایج حاصل با انجام آزمایشهایی مورد مقایسه و بحث قرار گرفته است.

در هیدروفرمینگ لوله، با اعمال فشار داخلی توسط یک سیال مانند آب یا روغن، انبساط در لوله ایجاد شده و سطح خارجی لوله بر دیواره های داخلی قالب منطبق می شود. در این مقاله، استفاده از فرآیند هیدروفرمینگ در ساخت یک اتصال انشعاب دار با دو شاخه بر لوله هایی از جنس مس مورد بررسی قرار گرفته است. از این نوع اتصالات در خطوط انتقال سیالات مختلف استفاده می شود. اثر چهار پارامتر مهم فرآیندی بر کیفیت محصول شکل داده شده و شبیه سازی فرآیند شکل دهی در نرم افزار اجزای محدود آباکوس انجام شده است. با توجه به شکل پیچیده ی محصول مورد نظر، تأثیر چهار پارامتر تغذیه اولیه، تغذیه نهایی، فشار تسلیم و فشار ترکیدگی بررسی شده و اثر این پارامترها بر ارتفاع انشعاب های شکل داده شده و حداکثر نازک شدگی تعیین شده است. نتایج نشان داد که با انتخاب مناسب پارامترهای فرآیندی می توان در یک مرحله شکل دهی به یک محصول با دو انشعاب با کیفیت مناسب دست پیدا کرد. مهم ترین پارامتر اثرگذار بر ارتفاع انشعاب شکل داده شده ی تغذیه نهایی می باشد که با افزایش آن ارتفاع بیشتر شده است. از طرف دیگر مهم ترین پارامتر اثرگذار بر نازک شدگی فشار ترکیدگی بوده است. تغذیه اولیه کمترین اثر را بر روی نازک شدگی و ارتفاع انشعاب شکل داده شده داشته است.

امروزه معیار ارزیابی بهره وری تولید در صنعت، تولید در کوتاه ترین زمان ممکن، با کمترین هزینه و بالاترین کیفیت می باشد. فرآیند هیدروفرمینگ به علت ویژگی های منحصر به فرد آن، به طور فزاینده ای در صنایع نظامی، خودروسازی، هوا فضا و دوچرخه سازی در حال استفاده می باشد. اغلب لوله های هیدروفرم شده توسط چندین مرحله فرآیند بارگذاری تولید می شوند که با انتخاب مناسب شرایط بارگذاری شامل فشار داخلی و پیشروی محوری می توان شکل پذیری ماده را بهبود داده و از بوجود آمدن عیوب مختلف در این فرآیند و قطعه نهایی تولیدی جلوگیری کرد. در این مطالعه به یافتن روشی کارآمد جهت دستیابی به مسیر بارگذاری مناسب فرآیند هیدروفرمینگ لوله پرداخته شده است، بطوری که مسیر بارگذاری مناسب در این فرایند با استفاده از الگوریتم کنترل فازی که با کنترل مناسب بارگذاری مانع از کرنش بیش از اندازه لوله در حال تغییرشکل و یا شکست آن شود، تعیین می گردد. برای این منظور و با توجه به مزیت های منطق و کنترل فازی از الگوریتم کنترل فازی ممدانی و با استفاده از کد نرم افزار المان محدود Abaqus برای کنترل فرآیند هیدروفرمینگ لوله استفاده شد. اندازه گیری های چروکیدگی و تغییر ضخامت بدست آمده از شبیه سازی به عنوان ورودی در کنترل فازی استفاده شده و خروجی کنترل فازی جهت تنظیم مسیر بارگذاری استفاده می شود. الگوریتم کنترل کننده طوری طراحی شده است که انبساط قطعه را بیشینه کرده و به طور هم زمان تغییرات ضخامت دیواره و چروکیدگی را حداقل می کند. مقایسه نتایج عددی با نتایج تجربی حاکی از دقت قابل قبول شبیه سازی ها و مدل ارائه شده جهت پیش بینی مسیر بارگذاری و رفتار ماده می باشد.

برای جلوگیری از وقوع ایرداهای محتمل در فرآیند هیدروفرمینگ لوله (کمانش، چروکیدگی و ترکیدگی)، تعیین مسیر بارگذاری مناسب (فشار داخلی- جا به جایی محوری) ضروری به نظر می رسد. در فعالیت حاضر با استفاده از روابط تئوریک موجود در زمینه پایداری و شکست، امکان محاسبه شاخص های نازک شدگی (ترکیدگی) و چروکیدگی در تحلیل عددی اجزای محدود فرآیند مهیا شده است. با به کارگیری زبان طراحی پارامتری نرم افزار Ansys یاAPDL ، دو ماکروی پیش بینی کننده چروکیدگی و شکست ایجاد شده است. هنگام حل گام به گام توسط نرم افزار، مقادیر عددی شاخص های ترکیدگی و چروکیدگی در همه المان ها محاسبه می شوند که مقایسه این مقادیر با مقادیر بحرانی این شاخص ها در آستانه چروکیدگی و ترکیدگی، قضاوت درباره درستی مسیر بارگذاری انتخاب شده را برای طراح ممکن مند.