مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

مطالعه تجربی و عددی اثر اصطکاک در فرایند انبساط‌دهی آزاد لوله فولادی زنگ‌نزن 304 با استفاده از بالشتک کشسان

نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی ارشد/دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه شاهرود
2 استادیار/ دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه شاهرود
چکیده
در سال‌های اخیر استفاده از روش‌ شکل‌دهى با بالشتک کشسان به علت انعطاف‌پذیرى بالای این فرایند در تولید قطعات یکپارچه‌ توخالی از ورق و لوله، کیفیت مطلوب سطح و کاهش هزینه تمام‌شده مورد توجه صنایع خودروسازی، هوافضا و تسلیحاتی قرار گرفته است. در این پژوهش تحلیل عددی و تجربی فرایند انبساط‌دهی آزاد لوله درزدار ‌فولادی زنگ‌نزن 304، با استفاده از بالشتک کشسان از جنس پلی‌اورتان انجام گردید. در شبیه‌سازی عددی به روش المان محدود از حل‌گر صریح نرم‌افزار آباکوس 6.12 برای مدل‌سازی سه‌بعدی فرایند استفاده و اثر شرایط اصطکاکی مختلف مورد بررسی قرار گرفت. رفتار بالشتک به صورت یک ماده‌ی هایپرالاستیک تراکم‌ناپذیر با معادله ساختاری مونی-ریولین و لوله فولادی با رفتار الاستیک-پلاستیک و معیار شکست نرم پیش‌رونده از نوع منحنی حد شکل‌دهی تحلیل شد. در بخش تجربی از این تحقیق، آزمون فشار لاستیک بر اساس استاندارد ASTM D575-91 انجام و منحنی تنش-کرنش و ثوابت معادله ساختاری پلی‌اورتان تعیین گردید. شکل‌دهی لوله‌های مدرج فولادی، با استفاده از بالشتک کشسان در شرایط مختلف روانکاری تا رسیدن به آستانه پارگی انجام؛ توزیع کرنش‌های طولی، محیطی و ضخامتی بدست آمد. نتایج نشان داد سیستم روانکاری مورد استفاده –به‌ویژه بین لاستیک و لوله- نقش به‌سزایی در کنترل چروکیدگی، افزایش عمق بالج، کاهش نیروی شکل‌دهی و انرژی تلف‌شده‌ی اصطکاکی فرایند خواهد داشت. همچنین مشخص شد که قطعات سالم بدون چین‌خوردگی با استفاده از روانکار نایلون بین لاستیک و لوله، و روانکار روغن کشش بین لوله و قالب شکل‌ داده می-شود.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Experimental and numerical study of friction in free bulging 304 stainless steel seamed tube using elastic pad

نویسندگان English

Hasan Ghaforian Nosrati 1
Mahdi Gerdooei 2
2 Shahrood University/Assistant Professor
چکیده English

In recent years, rubber pad forming process have many advantages, such as high flexibility, good surface quality and lower manufacturing costs; RPF have been widely used in automotive, aerospace and military industries. In present research, numerical and experimental analysis of free bulging 304 stainless steel seamed tube, using a polyurethane elastic pad has been studied. Firstly, 3D simulation of seamed tube bulging using the finite element ABAQUS/Explicit 6.12 software by several frictional conditions has been performed. An incompressible hyperelastic pad has been modeled by Mooney-Rivlin constitutive equation and the elastic-plastic behavior as more as progressive ductile damage criterion FLD for steel tube were assumed. In the experimental activity, compression test of rubber was carried out according to ASTM D575-91 standard and compressive stress-strain curve and the Mooney-Rivlin constants were determined. Forming of meshed tubes by using elastic pad with different lubricating systems have been conducted up to onset of bursting in the seam weld and longitudinal, hoop and thickness strains were measured. Results showed that friction, especially between rubber and tube plays the main role in controlling wrinkles, increasing the bulge depth, reducing the forming load and friction dissipation energy of the process. Also observed that the intact parts without any wrinkles formed by using nylon lubricant between tube and rubber and drawing oil between tubes and die.

کلیدواژه‌ها English

Rubber Pad forming
Tube Free Bulging
Friction
FEM Simulation