تحلیل تئوری و عددی فرآیند کشش عمیق داغ کلاهک ضخیم نیمکروی

از جمله فرآیندهای متداول برای ساخت کلاهک، جوشکاری است که با اتصال ورق‌های از پیش‌ شکل‌دهی‌شده، انجام می‌شود. محصول تولیدی به دلیل خطای مونتاژ، معایب متالورژیکی و ضعف استحکام مکانیکی اتصال، از کیفیت ابعادی و مکانیکی مناسبی برخوردار نیست. از این‌رو در این مقاله، برای رفع معایب مذکور و تولید یکپارچه کلاهک، فرآیند کشش عمیق داغ به عنوان روش جایگزین، معرفی و بررسی می‌شود. در مقاله پیش‌رو، تحلیل تئوری و عددی ساخت کلاهک ضخیم نیمکروی از ورقی به ضخامت 5/63 میلیمتر و از جنس فولاد آلیاژی HY-100 با بکارگیری این فرآیند با استفاده از ورقگیر، ارائه می‌شود. در این پژوهش از مدل ساختاری جانسون- کوک برای توصیف رفتار سیلان ماده و از مدل آسیب نرم جانسون- کوک برای پیش‌بینی احتمال وقوع شکست، استفاده می‌شود. فرض می‌شود که فرآیند به صورت همدما انجام شود و نرخ کرنش، ثابت باشد. نتایج تحلیل تئوری نشان داد که نیروی لازم برای کشش کلاهک با افزایش دمای بلنک، کاهش اصطکاک و افزایش شعاع انحنای ماتریس، کاهش می‌یابد. از سوی دیگر، نتایج تحلیل عددی نشان داد که کلاهک به صورت موفقیت آمیز و عاری از هرگونه پارگی، شکل‌دهی شده است. همچنین، در ناحیه فلنج، هیچ‌گونه اثری از چین‌خوردگی ظاهر نمی‌شود و بیشترین کاهش ضخامت در نواحی نزدیک به رأس نیمکره رُخ می‌دهد؛ در حالی که ضخامت نواحی نزدیک به فلنج، افزایش می‌یابد. مقایسه مقادیر نیروی شکل‌دهی نشان داد که مقادیر نیروی کشش حاصل از تحلیل تئوری و عددی تحت شرایط مختلف دمایی و اصطکاکی، حداکثر به میزان 10 درصد اختلاف دارد.