طراحی سیستم هیدروفرمینگ لوله همراه با ارتعاشات آلتراسونیک قالب

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری مهندسی مکانیک، دانشگاه بیرجند

2 دانشیار مهندسی مکانیک، دانشگاه بیرجند

3 دانشگاه بیرجند

چکیده

تغییر شکل لوله استوانه­ای به لوله با مقاطع چندوجهی با فرایند هیدروفرمینگ لوله، از جمله فرایندهای مهم شکل­دهی است. به دلیل وجود اصطکاک چسبنده، جریان فلزی کاهش یافته و این امر منجر به پر نشدن گوشه­های قالب و ایجاد نازک شدگی زیاد در گوشه­های لوله می­گردد. اعمال ارتعاشات فراصوت به بدنه قالب می تواند شرایط تماسی را بهبود بخشد. مقاله حاضر با هدف بهبود فرایند از لحاظ میزان شکل­پذیری و همچنین به لحاظ یکنواختی ضخامت دیواره مقطع، به بررسی تئوری و آزمایشگاهی اثر اعمال ارتعاشات بر بدنه قالب هیدروفرم لوله پرداخته است. با مدلسازی اجزاء محدود فرایند هیدروفرمینگ فراصوت لوله (فشار داخلی همراه با اعمال ارتعاشات فراصوت) و مقایسه آن با مدل اجزاء محدود همین فرایند در حالت کلاسیک (تنها با فشار داخلی) امکان بررسی میزان بهبود فرایند با استفاده از ارتعاشات قالب فراهم شده است. علاوه بر آن، تحلیل اجزاء محدود مودال و هارمونیک برای طراحی مجموعه­ی هیدروفرمینگ فراصوت بکار رفته است. با کمک این تحلیل­ها دو طرح پیشنهادی برای هیدروفرمینگ لوله فراصوت ارائه و مورد آزمایش تجربی قرار گرفته است. نتایج نشان می­دهد با استفاده از متمرکز­کننده طرح دوم، میزان شکل­پذیری و یکنواختی ضخامت دیواره به مقدار بیشتری بهبود می­یابد.  

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Dohmann F., Hartl Ch. (1996) Hydroforming – a method to manufacture lightweight parts. Journal of Materials Processing Technology 60: 669–676.

[2] Hwang Y., Chen W. (2005) Analysis of tube hydroforming in a square cross-sectional die. International Journal of Plasticity 21: 1815–1833.

[3] Nikhare C., Weiss M., Hodgson P.D. (2009) FEA comparison of high and low pressure tube hydroforming of TRIP steel. Computational Materials Science 47: 146–152.

[4] Jimma T., Kasuga Y., Iwaki N., Miyazawa O., Mori E., Ito K., Hatano H. (1998) An application of ultrasonic vibration to the deep drawing process. Journal of Materials Processing Technology 80–81: 406–412.

[5] Akbari Mousavi S.A.A., Feizi H., Madoliat R. (2007) Investigations on the effects of ultrasonic vibrations in the extrusion process. Journal of Materials Processing Technology 187–188: 657–661.

[6] Yao Z., Kim G. -Y, Faidley L., Zou Q., Mei D., Chen Z. (2012) Effects of superimposed high-frequency vibration on deformation of aluminum in micro/meso-scale upsetting. Journal of Materials Processing Technology 212: 640– 646.

[7] افتخاری شهری سید احسان، احمدی بروغنی سید یوسف، خلیلی خلیل، کنگ بیم سو (1392) هیدروفرمینگ لوله فراصوت، بررسی تحلیلی و عددی. مجلة فنی و مهندسی مدرس- مهندسی مکانیک 13(4): 46-59.

[8] ASTM A370 Standard Test Methods and Definitions for Mechanical Testing of Steel Products.

[9] Meriam J. L., Kraige L. G, Palm W. J. (2002) Engineering Mechanics: Dynamics. 5th edn. John Wiley & Sons Inc. New York.

[10] Rose J.L. (1999) Ultrasonic Waves in Solid Media. Cambridge University Press.

[11] Cheers C.F. (1995) Design and optimization of an ultrasonic die system for forming metal cans. PhD dissertation. Loughborough University of Technology.

[12] ولی­نژاد عبدلله (1391) کلید فولاد. ویرایش هفتم، نشر طراح. تهران.

[13] Metals Handbook, Vol. 2 (1990) Properties and Selection: Nonferrous Alloys and Special-Purpose Materials. ASM International 10th ed.

 [14] AMMM Generator manual. Swiss MPI Corporation, )2011( www.mastersonics.com /documents/ mmm basics/mmm power supplies/ AMMM/ammmsoftware/ammm generator manual latest.pdf.