بررسی تجربی و عددی حد شکل دهی در فرایند هیدروفرمینگ لوله های فلزی

شکل¬دهی بدست آمده در این پژوهش برای پیش¬بینی شکل¬پذیری قطعه¬های صنعتی قابل استفاده است. تولید محصولات پیچیده صنعتی از لوله¬های فلزی با هدف افزایش نسبت استحکام به وزن سازه¬ها و خصوصاً کاهش مصرف سوخت وسایل نقلیه در سال¬های اخیر مورد توجه صنعتگران قرار گرفته است. در این راستا یکی از فرایندهای جدید مورد استفاده، روش¬های شکل¬دهی با سیال (هیدروفرمینگ) می¬باشد. پارگی در فرایندهای شکل¬دهی ورق¬ها و لوله¬ها به عنوان یکی از اصلی¬ترین عوامل محدود کننده، با استفاده از منحنی-های حد شکل¬دهی (fld) مورد ارزشیابی قرار می¬گیرد. استفاده از منحنی حد شکل دهی برآمده از روش های شکل دهی سنتی در فرایند هیدروفرمینگ معتبر نیست. بکارگیری منحنی حد شکل دهی برآمده از روش های شکل دهی ورق نیز در فرایندهای هیدروفرمینگ لوله خطاساز است. در این پژوهش با هدف پیش بینی تجربی حد شکل دهی لوله فولادی زنگ¬نزن 304، نخست در فرایند هیدروبالجینگ متقارن محوری به بررسی عددی اثر نحوه بارگذاری و هندسه قالب بر مسیر کرنش گذاری و ناپایداری پلاستیک ایجاد شده در لوله پرداخته شد. به¬منظور بررسی اثر نحوه بارگذاری، سه نوع بارگذاری آزاد، بارگذاری با تغذیه محوری لوله و بارگذاری با انتهای ثابت لوله مورد مطالعه قرار گرفت. مطالعه اثر هندسه قالب با تغییر در شعاع گوشه (r) و طول¬ ناحیه تغییر شکل (w) انجام شد. در این پ‍ژوهش، اثر مقدار تغذیه محوری لوله در حالت بارگذاری با تغذیه محوری بر روی نسبت کرنش (β) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج عددی نشان داد که مسیر کرنش¬¬گذاری لوله در دو حالت بارگذاری آزاد و بارگذاری با انتهای ثابت لوله، به صورت تقریباً مشابه در سمت راست منحنی حد شکل¬دهی قرار دارد. در این شرایط، با افزایش طول ناحیه تغییر شکل (w)، نسبت کرنش (β) به سمت صفر میل می¬کند که این نتیجه مستقل از شرایط مرزی است. با افزایش شعاع گوشه قالب (r) در حالت بارگذاری آزاد، با کاهش نسبت کرنش (β) مسیر کرنش¬گذاری به سمت حالت کرنش¬صفحه¬ای نزدیک می¬شود؛ درحالی¬که در بارگذاری با تغذیه محوری لوله، افزایش شعاع قالب تاثیر قابل توجه¬ای بر مسیر کرنش¬گذاری قطعه و نسبت کرنش ندارد. در حالت بارگذاری با تغذیه محوری، با افزایش مقدار تغذیه لوله، نسبت کرنش (β) کاهش چشم¬گیری می¬یابد. در بخش تجربی از این تحقیق، از بین آزمون¬های مختلف شبیه¬سازی شده تعداد 10 آزمون با پراکندگی مناسب مسیر بارگذاری بر روی صفحه کرنش انتخاب گردید. پس از طراحی و ساخت قالب، لوله¬های مدرج شده تا رسیدن به پارگی تحت شرایط کنترل شده تحت بارگذاری قرار گرفت و با اندازه¬گیری کرنش در نواحی مجاور پارگی منحنی حد شکل¬دهی لوله فولادی ترسیم گردید. منحنی fld بدست آمده برای لوله فولادی زنگ¬نزن 304 با منحنی fld همین جنس از ورق از مطالعات دیگر محققین مورد مقایسه قرار گرفت. در مرحله نهائی به¬منظور بررسی کارائی و دقت معیار شکل¬پذیری استخراج شده، از آن برای پیش¬بینی پارگی در فرایند ساخت بادامک از لوله مورد استفاده قرار گرفت. نتایج تحلیل عددی و تجربی در این بخش نشان داد که منحنی fld بدست آمده با دقت قابل قبولی توان پیش¬بینی شکل¬پذیری را در فرایند هیدروفرمینگ بادامک داراست. علاوه بر این، بررسی شکل¬پذیری قطعه صنعتی تایید کرد که منحنی حد