پیش بینی منحنی حد شکل دهی در فرآیند هیدروفرمینگ گرم لوله [به کمک] معیار شکست نرم

در حال حاضر در صنایع خودرو و هوافضا تقاضای بالایی برای کاهش مصرف سوخت و مقاومت به خوردگی ایجاد شده است. هیدروفرمینگ لوله های آلومینیومی می تواند به سبک تر کردن خودرو و کاهش مصرف سوخت کمک شایانی کند. آلیاژهای آلومینیوم با نسبت استحکام به وزن بالا می توانند جایگزین فولادها در ساخت قطعات خودرو شوند. شکل پذیری آلیاژهای آلومینیوم در دمای محیط کم بوده اما می توان با بالا بردن دمای فرآیند شکل دهی این محدودیت را کمتر کرد. هدف از این رساله بررسی تأثیر دما بر شکل پذیری لوله های آلومینیومی و پیش بینی ترکیدگی لوله در فرآیند هیدروفرمینگ گرم این لوله ها می باشد. برای پیش بینی منحنی حد شکل دهی لوله های آلومینیومی در دماهای بالا از معیارهای شکست نرم اصلاح شده و به همراه پارامتر زنر-هولومن در شبیه سازی فرآیند هیدروفرمینگ گرم استفاده شده است. محاسبه ثابت های معیارهای شکست نرم و کالیبره کردن آنها بر طبق نتایج آزمایش های کشش تک محوری در راستای طولی لوله تحت دماها و نرخ کرنش های مختلف انجام شده است. بمنظور تعیین منحنی حد شکل دهی لوله های آلومینیومی یک دستگاه بالج آزاد گرم طراحی و ساخته است و با شکل دهی لوله ها تحت منحنی های بارگذاری مختلف کرنش های حدی در دماهای مختلف زیر دمای ?c 300 بدست آمده اند. نتایج نشان داد که معیارهای شکست نرم بخوبی پدیده ترکیدگی را در فرآیند هیدروفرمینگ گرم لوله های آلومینیومی پیش بینی می کنند. برطبق نتایج بدست آمده در دماهای بالا معیارهای شکست اصلاح شده ای که در آنها تأثیر تنش کششی در شکست در نظر گرفته شده مانند آیادا، بروزو و رایس پیش بینی بهتری دارند. سطح شکست لوله ها با گودال های عمیقی پوشانده شده در نتیجه ساز و کار شکست نرم بر اساس رشد و گلویی شدن حفره ها است که در حالت های تنشی با سه محوریت بالا ایجاد می شود. بررسی تأثیر دما، زمان انجام فرآیند و نرخ کرنش بر روی حد شکل دهی لوله ها نشان داد که با افزایش دما منحنی حد شکل دهی بالاتر می رود. اما با کاهش زمان فرآیند و هم چنین افزایش نرخ کرنش ارتفاع بالج کاهش یافته و منحنی حد شکل دهی پایین تر خواهد آمد. با استفاده از معیارهای شکست انتخاب شده شعاع گوشه قطعه مربعی تحت دماها و تغذیه های محوری متفاوت نیز پیش بینی شد. نتایج نشان داد که معیار شکست اصلاح شده آیادا بخوبی محل و زمان ترکیدگی قطعه مربعی را در دماهای مختلف پیش بینی می کند. هم چنین مشخص شد که در شکل دهی یک شعاع مشخص گوشه با افزایش دما تغذیه محوری کمتری مورد نیاز است اما نازک شدگی در دیواره سطح مقطع محصول افزایش می یابد و استفاده از تغذیه محوری بیشتر در یک دما برای شکل دهی یک شعاع خاص باعث بهبود توزیع ضخامت قطعه خواهد شد.