شبیه‌سازی و مطالعه تجربی فرآیند خم‌کاری لوله جدار نازک با مقطع مربعی به روش هیدروفرمینگ

Abstract

خم­کاری لوله کاربرد وسیعی در صنایع هواپیمایی و خودروسازی دارد. از مشکلات اصلی این فرآیند، چروکیدگی، پارگی و عدم پر شدگی قالب می­باشد. چنانچه نسبت شعاع خم به قطر لوله (R/D) در فرآیند خم­کاری بین 1 تا 5/1 باشد، خم­کاری با روش­های معمول قابل انجام نیست. بنابراین ارایه یک روش جدید در این راستا بسیار حائز اهمیت است. در این پژوهش، ابتدا لوله­های انتها بسته و بدون درز با استفاده فرآیند­های چند مرحله­ای کشش عمیق و اتو­­کاری تولید شده است. سپس، فرآیند هیدروفرمینگ لوله­های با مقطع مربعی و با نسبت (R/D) برابر یک، به صورت تجربی و شبیه سازی مورد بررسی قرار گرفت. نشان داده شده است که با استفاده از فرآیند جدید، امکان خم­کاری لوله­ با مقطع مربعی و با نسبت پایین R/D=1 فراهم گردید. به­علاوه، اثر فشار سیال و زاویه خم قالب بر توزیع ضخامت لوله در دیواره­های داخلی، خارجی و جانبی ناحیه خم لوله مورد بررسی قرار گرفت. نشان داده شده است که با افزایش فشار، تغییر ضخامت در این دیواره­­ها افزایش می­یابد. این افزایش در کاهش ضخامت، برای دیواره خارجی نسبت به دو دیواره دیگر بیشتر است. همچنین لوله در­ R/D=1، با چند زاویه خم مختلف شکل­دهی شده­ است که با افزایش زاویه خم، فشار شکل­دهی کاهش می‌یابد.