استفاده از ارتعاشات در بهبود عملکرد فرایند شکل دهی هیدروفرمینگ لوله

در فرآیند 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. تحقیق حاضر با ارائه یک راهکار نوین، با هدف بهبود فرآیند از لحاظ میزان شکل پذیری و همچنین به لحاظ یکنواختی ضخامت دیواره مقطع، به بررسی اثر اعمال ارتعاشات به بدنه قالب هیدروفرم لوله می پردازد. اعمال ارتعاشات آلتراسونیک به بدنه قالب می تواند شرایط تماسی را بهبود داده (اصطکاک را کاهش می دهد) و شکل-پذیری فلز را افزایش دهد. این امر می تواند بویژه در هیدروفرمینگ قطعات لوله ای با پیچیدگی های هندسی زیادی که شکل دهی بخش هایی از لوله در آنها با دشواری مواجه است، مفید باشد. 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 اجزای محدود فرآیند هیدروفرمینگ آلتراسونیک لوله (فشار داخلی همراه با اعمال ارتعاشات آلتراسونیک) و مقایسه آن با مدل اجزای محدود همین فرآیند در حالت کلاسیک (تنها با فشار داخلی) امکان بررسی میزان بهبود فرآیند با استفاده از ارتعاشات قالب فراهم شده است. علاوه بر آن، تحلیل اجزاء محدود مودال و هارمونیک برای طراحی مجموعه ی هیدروفرمینگ آلتراسونیک بکار رفته است. به کمک این تحلیل ها شکل خاصی از متمرکز کننده پیشنهاد شده است که آزمایشات تجربی هیدروفرمینگ آلتراسونیک، بر اساس آن طرح ریزی و اجرا شده است. برای هیدروفرمینگ لوله، مکانیزم ساده ای در این تحقیق معرفی شده که تولید کم هزینه قطعات را بدون نیاز به ماشین هیدروفرمینگ امکان پذیر می سازد. در این مکانیزم، تنها فشار داخلی سبب حرکت ماده به داخل حفره قالب و تغییر شکل لوله می گردد. نتایج نمونه های تئوری و آزمایشات تجربی نشان می دهد که با استفاده از ارتعاشات آلتراسونیک، میزان انبساط لوله افزایش قابل توجهی داشته و ضخامت دیواره لوله نیز یکنواخت تر خواهد بود. علاوه بر آن نتایج این تحقیق نشان می دهد ارتعاشات آلتراسونیک موجب کاهش میزان نازک شدگی دیواره و کاهش برگشت فنری می شود.