بررسی جایگزینی فشار سیال داخلی به جای مندرل در فرآیند خم کاری کششی دورانی لوله های جدارنازک با شعاع خم بحرانی

Abstract

امروزه خم‌کاری لوله‌های جدارنازک (D/t≥20، D قطر خارجی لوله و t ضخامت لوله) در نسبت خم بحرانی (R/D≤2، R شعاع خم) ‌از‌ جمله فرآیندهای تولیدی پرکاربرد در صنعت هوافضا، خودروسازی و صنایع دیگر است. طی خم‌کاری لوله، تغییرات ضخامت و اعوجاج سطح ‌مقطع قابل توجهی رخ می‌دهد. ضخامت در انحنای داخلی لوله خمیده افزایش و در انحنای خارجی کاهش می‌یابد. همچنین در اکثر موارد، وقتی شعاع خم کوچک باشد، چین‌خوردگی در انحنای داخلی اتفاق می‌افتد. در صنعت برای رفع چروکیدگی و اعوجاج سطح‌ مقطع از مندرل استفاده می‌شود، که انتخاب مندرل به جنس لوله، زاویه خم، شعاع لوله و شعاع خم بستگی دارد. اما، در مواردی که شعاع قالب ‌خم کوچک باشد، استفاده از مندرل اجتناب می‌شود زیرا مندرل، علاوه بر هزینه فرآیند، نازک‌شدگی دیواره لوله را در انحنای خارجی افزایش می‌دهد و این در عملیات تولید نامطلوب است. در پژوهش حاضر با توجه به توسعه هیدروفرمینگ لوله‌ها، اثر فشار سیال داخلی بجای مندرل در فرآیند خم‌کاری کششی دورانی لوله مورد توجه قرار گرفته است. بنابراین، بمنظور امکان‌سنجی، مشاهده و آنالیز نحوه شکل‌گیری لوله طی فرآیند خم‌کاری، فرآیند خم‌کاری کششی دورانی لوله با دو راهبرد با مندرل و فشار سیال داخلی بوسیله نرم‌افزار ABAQUS شبیه‌سازی شده است. نتایج بدست آمده از پژوهش ارایه شده نشان داد، جاگزینی فشار سیال داخلی به جای مندرل در فرآیند خم‌کاری کششی دورانی، حداکثر نازک‌شدگی دیواره لوله را در انحنای خارجی به میزان چشمگیری بهبود می‌بخشد. اما حداکثر اعوجاج سطح مقطع و حداکثر ضخیم‌شدگی دیواره در انحنای داخلی، نسبت به حالت با مندرل افزایش می‌یابد.