مطالعه تجربی و شبیهسازی اجزای محدود برای تعیین پنجره شکلدهی لولههای آلومینیومی 6063-O در فرآیند هیدروفرمینگ گرم

Abstract

در سال‌های اخیر آلیاژهای آلومینیوم و منیزیوم به‌دلیل نسبت استحکام به وزن بیشتر در مقایسه با فولادها، مورد توجه محققان و مهندسان قرار گرفته ‌است. محدودیت اصلی آلیاژهای یادشده، شکل‌پذیری پایین در دمای محیط می‌باشد. برای غلبه بر این محدودیت، محققان نشان دادهاند که شکل‌پذیری آلیاژهای آلومینیوم در دماهای بالا افزایش می‌یابد. هیدروفرمینگ لوله به عنوان یکی از فرآیند‌های نوین شکل‌دهی فلزات شناخته می‌شود که در آن، فشار داخلی سیال و نیروی محوری به طور همزمان به لوله اعمال می‌شود. در این پژوهش، شکل‌پذیری لوله آلومینیومی آنیل شده 6063 در فرآیند هیدروفرمینگ گرم بررسی شده است. تاثیر فشار و تغذیه محوری در دماهای مختلف بر روی توزیع ضخامت، فشار پارگی و ارتفاع بالج مربوطه به صورت تجربی و عددی مطالعه شده است. به منظور پیش‌بینی عددی لحظه شکست در فرآیند، از سه معیار شتاب (مشتق دوم) کرنش پلاستیک معادل، شتاب کرنش اصلی بزرگ و شتاب کرنش در راستای ضخامت استفاده ‌شد. علاوه بر آن، از روش هندسی برای تعیین چروک در شبیه‌سازی استفاده گردید. با مقایسه نتایج بدست آمده، تطابق قابل قبولی بین نتایج تجربی و شبیه‌سازی بدست آمد. با انجام شبیه‌سازی اجزای محدود و آزمایش‌های تجربی، پنجره‌های شکل‌دهی لوله آلومینیومی 6063 آنیل شده در دو دمای °C25 و °C 250 به‌دست آمد. با توجه به پنجره شکل‌دهی در دمای C°25 نسبت به دمای C°250 ، بازه اعمال فشار در محدوده ایمن تقریبا دو برابر می‌باشد اما بازه تغذیه محوری تقریبا نصف می‌شود.