شبیه سازی فرآیند نورد سه غلتکی اصلاحی در تولید لوله بدون درز با رهیافت مکانیک آسیب

روش نورد سرد لوله از فرآیندهای تولید لوله ی بدون درز است. فرآیند نورد پیلگر به روش سه غلتکه از روشهای تولید این نوع لوله ها با روش نورد میباشد. از مشکلات این فرآیند، ترکهای ایجاد شده در لوله نهایی است. یکی از روشهای مهم پیش بینی و کاهش این ترکها استفاده از شبیه سازی عددی فرآیند است. در این تحقیق به شبیه سازی اجزای محدود آسیب در فرآیند پیلگر سرد به روش سه غلتکه در نرم افزار اجزای محدود آباکوس پرداخته میشود. در این شبیه سازیها جهت مشاهده آسیب از سه مدل آسیب شامل مدل آسیب نرم لمتر و اصلاح شده لمتر و مدل آسیب تجمعی در قالب سه زیربرنامه برای تحلیل در نرم افزار آباکوس استفاده میشود. مدلهای آسیب مذکور در دو حالت کارسختی همسان و ترکیبی پیاده سازی شد. به دلیل پیچیدگی در مشتق گیری از معادلات آسیب، جایگزینی برای روش مشتق¬گیری پیشنهاد داده شد. از دست آوردهای مهم این تحقیق، استفاده از روشی جدید در پیاده سازی مدل آسیب اصلاح شده لمتر با کارسختی ترکیبی بود. به دلیل هزینه محاسباتی بالای شبیه سازی این فرآیند، در مدلسازی علاوه بر در نظر گرفتن تقارن، روشی جدید برای کاهش حجم محاسبات و کاهش مراحل شبیه سازی ارائه شده است. سپس از صحت زیربرنامه های نوشته شده توسط شبیه سازی عددی چند آزمایش متداول و مقایسه نتایج حاصل از این شبیه سازیها با نتایج تجربی و عددی پژوهشهای قبلی، اطمینان حاصل شد و پس از بررسی و رفع خطاهای احتمالی مدلسازی، نتایج حاصل از شبیه سازی فرآیند پیلگر سه غلتکه با نتایج پژوهشهای مرتبط مقایسه شد که تطابق بسیار خوبی با آنها داشت. شبیه سازیها نشان میدهد هر سه مدل آسیب پیش بینی خوبی در مورد نقاط آسیب ماکزیمم ارائه میدهند اما تفاوت قابل ملاحظه ای در میزان آسیب مدل لمتر و اصلاح شده لمتر، به دلیل لحاظ نشدن اثر بسته شدن ترکها در فشار در آسیب لمتر، وجود دارد. از دیگر نتایج بدست آمده کمتر بودن مقادیر آسیب حاصل از مدلهای آسیب با کارسختی ترکیبی نسبت به همان مدلهای آسیب با کارسختی همسان در شرایط یکسان میباشد. همچنین نتایج بدست آمده نشان دهنده شروع رشد ترک از سطح خارجی لوله میباشد. اثر پارامترهای فرآیند شامل میزان تغذیه در هر مرحله و ضریب اصطکاک بین اجزای فرآیند در میزان آسیب بررسی شده است. از جمله نتایج مهم در این بررسیها مشخص شد که تغییر در ضریب اصطکاک سطح خارجی لوله که در تماس با غلتکها قرار دارد، تأثیر زیادی بر میزان آسیب بوجود آمده در لوله میگذارد. همچنین مشخص شد تفاوت اصطکاک سطح داخلی و خارجی لوله باعث به وجود آمدن کرنش برشی در لوله و در نتیجه افزایش رشد آسیب در لوله میشود. با توجه به نتایج بدست آمده کمترین میزان آسیب زمانی پدید می آید که ضریب اصطکاک سطح داخلی با ضریب اصطکاک سطح خارجی لوله برابر و تا حد ممکن کوچک باشد. با بررسی میزان تغذیه مشخص شد هرچه میزان تغذیه در هر مرحله بیشتر باشد میزان آسیب در انتهای فرآیند کمتر است. در پایان از میان سه مدل آسیب ذکر شده، مدل آسیب اصلاح شده لمتر با کارسختی ترکیبی به عنوان بهترین مدل برای پیش بینی میزان آسیب در فرآیند پیلگر سه غلتکه معرفی شد.