بهبود کیفیت لوله های بدون درز تولید شده به روش نورد پیلگر سرد

روش¬های مختلفی برای تولید لوله¬های بدون¬درز در صنعت وجود دارد که یکی از مهمترین و کارآمدترین آن¬ها، نورد پیلگر سرد است. از مزایای اصلی این روش می¬توان به کیفیت و طولانی بودن لوله¬های تولیدی اشاره کرد. یکی از چالش¬های اصلی موجود در این فرآیند، به¬وجود آمدن ریزترک¬ها در سطوح داخلی و خارجی لوله¬های تولیدی می¬باشد. تاکنون پژوهش¬های مختلفی برای پیش-بینی محل وقوع و کاهش تعداد و اندازه ریزترک¬های مذکور صورت گرفته است. یکی از رهیافت¬های مهم مورداستفاده در این پژوهش¬ها استفاده از مکانیک آسیب و شبیه¬سازی اجزای محدود بوده است. در این پژوهش نیز هدف آن است که با استفاده از مدل¬های مکانیک آسیب و شبیه¬سازی اجزای محدود به بررسی آسیب در لوله¬های پیلگر شده پرداخته شود. بر اساس دسته¬بندی¬هایی که برای مدل¬های آسیب وجود دارد، مدل¬های آسیب انباشته کاکرافت- لاتهام، لمتر و لمتر اصلاح¬شده (که برای فلزات نرم مورد استفاده قرار می¬گیرند) برای پیش¬بینی آسیب در این فرآیند انتخاب شدند. در ابتدا معادلات هریک از مدل¬های مذکور، به صورت عددی با استفاده از روش نگاشت برگشتی اویلر، در دو حالت سخت¬شوندگی همسان و ترکیبی پیاده¬سازی شدند. در ادامه زیربرنامه vumat هریک از مدل¬های آسیب (برای استفاده در نرم¬افزار آباکوس) آماده شد. به منظور اطمینان از صحت عملکرد زیربرنامه هریک از مدل¬های آسیب نوشته شده، آزمایش¬های کشش میله¬شیاردار، کله¬زنی نمونه¬ مخروطی و کشش- فشار شبیه¬سازی شد. مطابقت نتایج بدست آمده از شبیه¬سازی¬ها با نتایج آزمایش¬های تجربی وشبیه¬سازی¬های عددی مراجع مختلف، صحت زیربرنامه¬های نوشته شده را نشان داد. پس از صحت¬سنجی مدل¬های آسیب، به مدل¬سازی فرآیند پیلگر در نرم¬افزار آباکوس پرداخته شد. در این فصل چالش¬های موجود بررسی و راهکارهایی نیز برای عبور از آن¬ها ارائه شد. پس از مدل¬سازی فرآیند، شبیه¬سازی¬هایی به منظور بررسی تأثیر پارامترهای ِ میزان تغذیه، زاویه چرخش لوله و شرایط اصطکاکی سطوح داخلی و خارجی لوله در دو حالت سخت-شوندگی همسان و ترکیبی، روی میزان آسیب لوله¬های تولیدی در فرآیند پیلگر سرد انجام شد. نتایج بدست آمده نشان داد که مدل آسیب لمتر از آن جهت که بین تنش¬های کششی و فشاری در ایجاد آسیب تفاوتی قائل نمی¬شود، مدل مناسبی برای پیش¬بینی آسیب در فرآیند پیلگر سرد نیست. مدل آسیب انباشته کاکرافت- لاتهام نیز به دلیل اینکه توزیع آسیب مناسبی ارائه نمی¬دهد مانند مدل لمتر مدل کارامدی برای پیش¬بینی آسیب در این فرآیند نیست. از دیگر نتایج بدست آمده اینکه افزایش اصطکاک، افزایش زاویه چرخش و کاهش میزان تغذیه لوله (افزایش فراوانی پاس¬های نورد) باعث افزایش آسیب لوله¬های نورد شده می¬گردد.