مطالعه تجربی، تحلیلی و شبیه سازی اجزای محدود پر کردن گوشه قالب در فرآیند هیدروفرمینگ لوله های پله ای و کنگره ای
چکیده
در سال های اخیر فرآیند هیدروفرمینگ لوله برای کم کردن وزن و افزایش استحکام قطعات، مورد توجه صنایع خودروسازی و دیگر صنایع قرار گرفته است. در این فرآیند، لوله تحت فشار داخلی سیال منبسط می شود و همزمان از یک یا دو سمت در معرض بار محوری قرار می گیرد تا ماده به ناحیه تغییر شکل لوله تغذیه شود. در صورت اعمال نامناسب فشار بر حسب تغذیه محوری، امکان بروز عیوبی مانند پارگی یا چروکیدگی در لوله وجود دارد. بطور کلی، پر کردن حفره قالب یکی از پیچیدگی های روش های شکل دهی فلزات و از آن جمله روش هیدروفرمینگ است و موضوعی است که حداکثر فشار داخلی را تحت تاثیر قرار می دهد. اگر فشار داخلی قبل از پر شدن گوشه های قالب، به یک حد بحرانی برسد آنگاه برای پر شدن گوشه، به فشار بیشتری نیاز خواهد بود. این امر باعث پارگی در قطعات خواهد شد. از سوی دیگر، بسته به پارامترهای فرآیند، به مسیرهای فشار مختلفی نیاز است تا قطعات به طور مطلوب تولید شوند. در این پایان نامه، فرآیندهای هیدروفرمینگ لوله های کنگره ای در قالب های بسته و باز، با روش های اجزای محدود و تحلیلی مورد مطالعه قرار گرفته و چگونگی پر شدن قالب بررسی شده است. سپس، نتایج به دست آمده با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده و درستی نتایج حاصل از روش های اجزای محدود و تحلیلی نشان داده شده است. بعلاوه، اثر تعداد کنگره ها بر نیروی شکل دهی و اثر فاصله صفحات قالب بر شکل گیری لوله های کنگره ای در قالب باز بررسی شده است. همچنین، پنجره مناسب شکل دهی برای لوله های کنگره ای در قالب باز ارایه شده است. در ادامه، با بهره گیری از نحوه پر شدن لوله های کنگره ای، قالب جدیدی برای بهبود پر شدگی لوله های پله ای ارایه شده و این سازوکار قالب جدید برای لوله های پله ای استوانه ای و مخروطی با روش های اجزای محدود و آزمایشگاهی مورد مطالعه قرار گرفته است. سپس، پر شدگی لوله های پله ای جعبه ای شکل در قالب جدید با روش آزمایشگاهی بررسی شده است. همچنین، علت بهبود پر شدگی قطعه در قالب جدید لوله های پله ای استوانه ای نسبت به قالب های متداول بررسی شده و نشان داده شده است که به دلیل کاهش ناحیه های اصطکاکی، جریان ماده در قالب جدید نسبت به قالب های متداول بهتر شده و توزیع تنش در ناحیه گوشه قالب در قالب جدید نسبت به قالب های متداول کاهش یافته است. بنابراین، نتیجه گرفته شده است که در قالب جدید می توان حفره قالب را بطور کامل پر کرده و به محصولی با گوشه های کاملاً تیز رسید. پیچیده نبودن سازوکار قالب، مسیر ساده فشار، پایین بودن فشار شکل دهی و کمتر شدن کاهش ضخامت لوله از دیگر مزایای روش ارایه شده می باشد. هم چنین، در این پایان نامه، مواردی مانند مقایسه توزیع ضخامت لوله های پله ای استوانه ای در قالب های جدید و متداول، اثر مسیر فشار بر هندسه و توزیع ضخامت محصول در قالب جدید لوله های پله ای استوانه ای، اثر قطر قالب و ضخامت لوله بر پر شدگی گوشه قالب جدید لوله های پله ای استوانه ای، اثر مسیر فشار بر هندسه محصول در قالب جدید لوله های پله ای مخروطی، توزیع ضخامت لوله های پله ای مخروطی و اثر طول ناحیه انبساط لوله پله ای جعبه ای شکل بر میزان پر شدگی در قالب جدید بررسی شده است.