منابع پایان نامه ارشد با موضوع عیب تولید، هیدرولیک

که با بزرگتر شدن قطر مندرل، میزان بیضوی شدن سطح مقطع کمتر میشود.

شکل ‏217، شکل تفاوت تنش فشاری در قوس داخلی در قطر مختلف مندرل ] 21[.

آن محققان از وسیله بهبود دهنده30 که در شکل (‏218) نشان داده است به منظور کاهش میزان نازک شدگی و کاهش میزان تغییر شکل سطح مقطع استفاده کردند. آنها در ادامه با استفاده از تاثیرات متقابل پارامترها، یک استراتژی برای انتخاب پارامترهای مناسب پیشنهاد کردند. جزییات این استراتژی در شکل (‏219) نشان داده شده است. در این استراتژی، ابتدا شرایط عالی عاری از چروک برای ماده و هندسه داده شده، مانند لقی بین لوله و مندرل، که باید مقداری مثبت و کمتر از 3/0 باشد تعیین شد. ابتدا در گام اول با افزایش لقی بین لوله و مندرل، از 0 تا 3/0 میلیمتر میزان تغییر شکل سطح مقطع با نازک شدگی کمتر بررسی میشود، تا هنگامی که میزان نازک شدگی مورد قبول بدست آید. اگر میزان نازک شدگی در گام اول قابل کنترل شدن نباشد، گام دوم انجام میشود. در گام دوم، میزان تغییر شکل سطح مقطع نباید در نظر گرفته شود. در بعضی از موارد، گامهای بیشتری برای بدست آوردن نتیجه بهینه به دلیل اثرات محدودیت لقی و بهبود مراحل ، مانند کاهش تعداد توپهای مندرل و یا کاهش طول مندرل باید انجام شود. در نهایت، پارامترهای بهینه برای انجام فرآیند خمکاری بدون چروک و نازک شدگی و میزان تغییر شکل سطح مقطع مجاز، بدست آوردند.

شکل ‏218، فرآیند خمکاری به روش NC ] 21[.

شکل ‏219، استراتژی برای انتخاب پارامترهای موثر در فرآیند خمکاری با روش NC ] 21[.

هنگ و هی] 22[ مطالعاتی روی عیوب ایجاد شده در فرآیند خمکاری به روش NC با لقی متفاوت انجام دادند. آنها به این نتیجه رسیدند که با لقی کمتر لوله و قالب جاروبکن هنگامی که میزان نازک شدگی و تغییر شکل سطح مقطع افزایش یابد میزان چروکیدگی کاهش مییابد. در شکل (‏220) میزان تغییرات ضخامت لوله و تغییر شکل سطح مقطع با لقیهای متفاوت میان لوله و قالب جاروبکن نشان داده شده است. آنها دریافتند که با کاهش لقی میان لوله و مندرل، پدیده چروکیدگی رخ نمیدهد اما میزان چروکیدگی و تغییرات سطح مقطع افزایش مییابد. شکل (‏221) اثر تغییرات لقی را میان لوله و مندرل در میزان کاهش ضخامت و میزان تغییر شکل سطح مقطع نشان میدهد. آنها پس از بررسی به این نتیجه رسیدند لقی بین لوله و فشار قالب تعیین کننده لقی میان قالب جاروبکن و لوله است. بنابراین چروکیدگی با افزایش لقی میان این سطوح افزایش مییابد. با کاهش میزان لقی میزان چروکیدگی کاهش یافت اما سبب افزایش تغییرات ضخامت شد.

شکل ‏220، اثر لقی میان لوله و قالب جاروبکن] 22[.

شکل ‏221، اثر لقی میان لوله و مندرل] 22[.

ژیکیانگ و همکاران] 23[ رفتار تغییر شکل TA18 لولهای با استحکام متوسط و فشار بالا را در خمکاری NC با شعاع متفاوت به صورت تجربی و شبیهسازی مورد بررسی قرار دادند. نتایج آنها نشان دهنده آن است که تغییر شکل سطح مقطع و تغییرات ضخامت دیواره در طول خمکاری با ماشین NC با شعاع خم کوچک (کمتر از دو برابر قطر خارجی لوله) با زمانی که از شعاع خم نرمال (بین دو و چهار برابر قطر خارجی) استفاده میشود خیلی متفاوت است. بدین منظور آنها ابتدا اثر تغییرات دو سطح مقطع متفاوت با زاویه خم مختلف را برای شعاع خم نرمال و شعاع خم کوچک مورد تحلیل قرار دادند. شکل (‏222) میزان تغییر شکل سطح مقطع را در زوایای مختلف با زاویه خمهای مختلف برای دو سطح مقطع در شعاع خم نرمال با استفاده از مندرل را نشان میدهد. آن محققان به این نتیجه رسیدندکه برای خم با شعاع نرمال، در حالتی که از مندرل استفاده میشود با زمانی که از مندرل استفاده نمیشود، توزیع صافی سطح در ناحیه خمکاری شبیه سهمی نامتقارن بود.

شکل ‏222، میزان تغییرات سطح مقطع در شعاع خم نرمال] 23[.

شکل (‏223) میزان تغییر شکل سطح مقطع را در زوایای مختلف با زاویه خمهای مختلف برای دو سطح مقطع در شعاع خم کوچک با استفاده از مندرل را نشان میدهد. آنها دریافتند که برای خم با شعاع کوچک، توزیع صافی سطح، سهمی شکل بوده است.

شکل ‏223، میزان تغییرات سطح مقطع در شعاع خم کوچک] 23[.

همچنین آنها به این نتیجه رسیدند که برای خم با شعاع خم نرمال، زمانی که زاویه از یک زاویه خاص بیشتر شود توزیع ضخامت در حالت با و بدون استفاده از مندرل شبیه پلت فرم31 است. برای خم با شعاع کوچک، در حالت بدون مندرل از یک سهمی تقریبی پیروی میکند و افزایش زاویه خمکاری باعث افزایش مقدار آن میشود. نتایج حاصل از میزان تغییرات ضخامت در زوایای مختلف با زاویه خمهای مختلف برای دو سطح مقطع در شعاع خم نرمال و کوچک با استفاده از مندرل به ترتیب در شکل (‏224) و شکل (‏225) نشان داده شده است.

شکل ‏224، میزان تغییرات ضخامت در شعاع خم نرمال] 23[.

شکل ‏225، میزان تغییرات ضخامت در شعاع خم کوچک] 23[.
اهداف پژوهش
هدف از انجام این پایاننامه ارایه روشی است که به وسیله آن به خم با کیفیت مطلوب و شعاع خم کوچک دست یافت. امروزه حذف یا کاهش مشکلاتی نظیر پدیده چروکیدگی در شعاع داخلی لوله، تغییرات ضخامت زیاد در دیواره لوله و بیضی شدن سطح مقطع در فرآیند خمکاری اهداف اصلی این پژوهش بوده است. تاکنون تحقیقات زیادی در زمینه خمکاری لوله انجام گرفته است. محققین توانستند با روشهای مختلف خمکاری، میزان چروک احتمالی را در فرآیند خمکاری کاهش داده و در مواردی چروک را از بین بب
رند و بیضی شدن سطح مقطع لوله را در حین فرآیند خمکاری به حداقل برسانند. هنگامی که نسبت شعاع خم به قطر لوله (R/D) کوچک میشود، نمیتوان با روشهای معمول در فرآیند خمکاری، خمکاری لوله را بدون عیب انجام داد. فرآیند هیدروفرمینگ یکی از روشهایی است که میتواند به عنوان یک راهکار مناسب در جهت رفع مشکلات موجود در زمینه خمکاری لوله بکار رود. از مزایای این روش میتوان به بهبود کیفیت سطحی، کاهش تغییرات ضخامت، افزایش استحکام و کاهش هزینه بخصوص در مورد قطعات پیچیده اشاره نمود.
حداقل نسبت شعاع خم به قطر لوله (R/D) که تاکنون محققان توانستند به آن دست یابند، 5/1 است. بررسیها نشان داد که خمکاری بدون عیب لولهای با نسبت (R/D) کمتر از 5/1 (D5/1) با روشهای قبلی مشکل بوده است و در نسبتهای کمتر از 1 قابل انجام نیست. از این رو، در پژوهش حاضر روش جدیدی ارایه گردید که با استفاده از آن میتوان لولهای با نسبت شعاع خم به قطر کمتر از 5/1 را بدون عیب تولید کرد. در این پژوهش با ارایه این روش جدید، نسبت شعاع خم به قطر لوله برابر 65/0 به دست آمد. یافتن فشار مناسب برای شکلگیری لوله در فرآیند خمکاری به روش هیدروفرمینگ به منظور حذف پدیده چروکیدگی، کاهش میزان تغییرات ضخامت و کاهش بیضی شدن از اهداف این پژوهش میباشد. اغلب در صنعت برای تنظیم مقادیر مناسب این پارامترها از روش سعی و خطا استفاده میشود. به منظور استفاده از فشار داخلی برای کیفیت مطلوب خم و کاهش تغییرات ضخامت لازم است تا فشار سیال به طور پیوسته حین انجام فرآیند خمکاری به سطح داخلی لوله وارد شود، به همین سبب نیاز به لولهای با انتهای بسته میباشد تا سیال در داخل آن حبس شده و عمل خمکاری به طور مطلوب صورت گیرد. فشار سیال نیز از بروز پدیده چروکیدگی جلوگیری میکند. با توجه به اینکه تهیه لوله جدار نازک با انتهای بسته مشکل است، در ابتدا لولههای انتها بسته بدون درز به وسیله فرآیندهای کشش عمیق و اتوکشی تولید شده و پس از ساخت لولههای مذکور، فرآیند خمکاری این لولهها تحت زاویه خم 90 درجه با روش جدید، مورد بررسی عددی و تجربی قرار گرفت. در این راستا، پس از بررسی اثر تغییرات فشار، فشاری که در آن لوله بدون چروکیدگی به طور کامل شکل قالب را به خود میگیرد، بدست آمد. همچنین اثر تغییرات فشار بر توزیع ضخامت لوله در شعاع داخلی و شعاع خارجی ناحیه خم لوله مورد بررسی قرار گرفت. در این پژوهش، نحوه شکلگیری لوله درفشارهای مختلف در نسبتهای (R/D) ثابت مورد مقایسه قرار گرفت. هم چنین، نحوه شکلگیری لوله درفشارهای مختلف در نسبتهای (R/D) کمتر از یک بررسی شد تا کمترین نسبتی که میتوان با استفاده از این روش خمکاری شکل داد، بدست آید. علاوه بر بررسی سایر پارامترها اثر ضریب اصطکاک میان قالب و دیواره لوله و اثر تغییرات طول لوله در فرآیند خمکاری به روش هیدروفرمینگ نیز مورد بررسی قرار گرفت. برای انجام شبیهسازی اجزای محدود از نرمافزار ABAQUS استفاده گردیده است.

فصل سوم
مراحل آزمایشگاهی

مقدمه
در این فصل ابتدا به معرفی تجهیزات استفاده شده در آزمایش‌ها پرداخته می‌شود. در ادامه، جزییات اجزای قالبها، نحوه عملکرد قالبها، مراحل ساخت لوله و نحوه بدست آوردن خواص مکانیکی ورق استفاده شده درآزمایشها شرح داده خواهد شد.
معرفی تجهیزات استفاده شده در آزمایشها
دستگاه آزمایش
تمامی آزمایشها با استفاده از یک دستگاه تست اونیورسال هیدرولیکی DMG32 با ظرفیت kN600 انجام شده است. شکل (‏31) دستگاه مورد نظر را نشان میدهد. این دستگاه در طول انجام آزمایشها متصل به یک واحد کامپیوتری بوده و کلیه حرکات آن توسط کامپیوتر قابل کنترل می‌باشد. سرعت این دستگاه متغیر است و با استفاده از کامپیوتر متصل به آن قابل تنظیم می‌باشد. حداکثر سرعت در ماشین اونیورسال mm/min200 است. در این ماشین، مقدار نیرو بر حسب جابجایی در هر لحظه توسط کامپیوتر قابل ثبت می‌باشد.

شکل ‏31، دستگاه آزمایش اونیورسال (DMG).
قالبهای استفاده شده
با توجه به اینکه در انجام این تحقیق نیاز به لوله با انتهای بسته وجود داشت، از این رو، لوله جدار نازک مورد نظر، طی دو مرحله کشش عمیق و چهار مرحله اتوکشی تولید شده و سپس فرآیند خمکاری به روش هیدروفرمینگ بر روی آن انجام گرفته است. در ادامه قالب مورد استفاده در هر مرحله و جزییات اجزای قالب آورده شده است.
قالب کشش عمیق

شکل های (‏32) و (‏33) به ترتیب مجموعه قالبهای کشش عمیق مرحله اول و دوم و ابعاد هندسی آنها را نشان میدهد. در مرحله اول کشش عمیق، ورق اولیه به ضخامت mm2 و قطر mm40 (مرحله I شکل ‏34) به استوانهای با قطر خارجی mm6/25 و با ضخامت mm2 (مرحله II شکل 3-4) تبدیل شد. در مرحله دوم فرآیند کشش عمیق، استوانه شکل داده شده از مرحله قبل با انجام عملیات کشش عمیق مجدد به استوانهای با قطر خارجی mm23، قطر داخلی mm19 و ضخامت mm2 تبدیل گردید (مرحله III شکل 3-4).

الف ب
شکل ‏32، الف- شماتیک قالب کشش عمیق مرحله یک، ابعاد به mm، ب- اجزای قالب کشش عمیق مرحله یک.

الف ب
شکل ‏33، الف- شماتیک قالب کشش عمیق مرحله دو، ابعاد به mm، ب- اجزای قالب کشش عمیق مرحله دو.

شکل ‏34، مراحل شکلدهی لوله، I- ورق اولیه، II- کشش عمیق مرحله اول، III- کشش عمیق مرحله دوم، IV- اتوکشی مرحله اول، V- اتوکش
ی مرحله دوم، VI- اتوکشی مرحله سوم، VII- اتوکشی مرحله چهارم.

اجزای قالب کشش عمیق شامل سنبه، ماتریس و ورقگیر میباشند و جنس آنها از فولاد St37 بوده که با عملیات تراشکاری ساخته و سطح آن پرداخت شده است. ورق‌گیر نقش بستن محفظه قالب را بر عهده داشته و بر روی ماتریس قرار می‌گیرد. از آنجایی که از کفشک در قالب استفاده نمی‌شود، ورق‌گیر علاوه بر قرار گرفتن روی محفظه فشار، نقش راهنمای سنبه را نیز ایفا می‌کند.
ماتریس از یک حفره تشکیل شده است. شکل حفره به صورت استوانه‌ای است و مستقل از هندسه قطعه‌کار می‌باشد. در این پژوهش، از دو ماتریس برای فرآیند کشش عمیق استفاده شده است.

قالب اتوکشی

پس از اتمام فرآیند کشش عمیق، با انجام چهار مرحله اتوکشی، از ضخامت نمونه کاسته شده و به طول آن افزوده میشود. شکل (‏35) ابعاد هندسی و مجموعه قالبهای فرآیند اتوکشی را نشان میدهد. اجزای قالب شامل سنبه و ماتریس میباشند و جنس آنها از فولاد 150VCN بوده که با عملیات تراشکاری ساخته شده است. نقش اجزای قالب مشابه فرآیند کشش عمیق است. در مرحله اول اتوکشی، سنبه با اعمال نیرو به قطعه استوانهای شکلداده شده از مرحله دوم کشش عمیق سبب جریان یافتن آن به داخل حفره ماتریس شده و بدین ترتیب ضخامت قطعه استوانهای کاهش یافته و به طول نمونه اضافه میشود، سپس با انجام سه مرحله دیگر فرآیند اتوکشی، قطعه استوانهای با ضخامت mm5/0، با قطر خارجی mm20 و ارتفاع mm55 شکل داده شد. شکل (3-4) (مرحله IV تا مرحله VII ) نمونههای حاصل از چهار مرحله اتوکشی را به ترتیب نشان میدهد. به منظور کاهش میزان کارسختی در نمونه، قبل از هر مرحله اتوکشی، عملیات آنیل کردن صورت گرفته است. بدین منظور، ابتدا کوره در دمای 500 درجه تنظیم شده و پس از رسیدن کوره به دمای مذکور نمونهها به مدت 30 دقیقه در کوره قرار داده شد، سپس نمونهها بلافاصله در آب کوینچ گردید.

الف ب
شکل ‏35، الف- شماتیک قالب اتوکشی، ب- مجموعه قالبهای مراحل مختلف اتوکشی.

پارامترهای هندسی لوله ی انتها بسته به دست آمده در شکل (‏36) نشان داده شده است. ابعاد لوله در هر مرحله، نسبت کشش در دو مرحله کشش عمیق و درصد نازکشدگی در مراحل اتوکشی متناظر با قطعات شکل داده شده شکل (3-4)، در جدول (‏31) آورده شده است. در رابطههای بکار برده شده برای محاسبه نسبت کشش و درصد نازکشدگی جدول (3-1)، D قطر نهایی قطعه استوانهای در کشش عمیق، d در اولین مرحله کشش عمیق، قطر گرده اولیه و در مرحله دوم قطر نهایی قطعه استوانهای شکل داده شده از مرحله اول کشش عمیق است. همچنین t1 ضخامت اولیه و t2 ضخامت ثانویه قطعه استوانهای شکل داده شده در فرآیند اتوکشی میباشد.

شکل ‏36، پارامترهای هندسی لوله در این پژوهش.

جدول ‏31، ابعاد لوله شکل داده شده در مراحل مختلف
فرآیند
مرحله
Dout (mm)
t (mm)
α1=D/d
Β2=((t2-t1)/t)*100
ورق اولیه
I
40
2


کشش

دیدگاهتان را بنویسید