بررسی عددی و تجربی تغییر‌ شکل ورق در فرآیند شکل‌دهی قفسه‌ای لوله‌هایی با نسبت ضخامت به قطر پایین

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

فرآیند شکل‌دهی قفسه‌ای یکی از روش‌های جدید شکل‌دهی غلتکی سرد می‌باشد که به‌طور گسترده برای تولید لوله‌های جوشکاری مقاومتی (ERW) به‌کار می‌رود. استفاده از فرآیند شکل‌دهی قفسه‌ای، علاوه بر تأمین شکل‌دهی آرام ورق در طول فرآیند، سبب کاهش هزینه و زمان تولید می‌گردد. به علت پیچیدگی فرآیند، مطالعات کمی در این زمینه انجام شده است و دانش موجود، بیشتر براساس تجربه بنا شده است. در این مقاله به‌منظور بررسی تغییر‌شکل ورق در شکل‌دهی قفسه‌ای لوله‌هایی با نسبت ضخامت به قطر پایین، فرآیند شکل‌دهی قفسه‌ای سرد لوله به صورت سه‌بعدی در نرم‌افزار اجزای محدود مارک منتات شبیه‌سازی می‌شود. با توجه به این‌که کمانش لبه ورق از عیوب رایج در فرآیند شکل‌دهی غلتکی لوله‌هایی با نسبت ضخامت به قطر پایین می‌باشد، توزیع کرنش‌های طولی در ناحیه‌های‌ لبه و مرکز ورق بررسی و ایستگاه‌های مستعد برای کمانش لبه ورق معرفی می شوند. هم‌چنین الگوی گل تغییر‌شکل و انحنای ورق تغییرشکل‌یافته با استفاده ‌از نتایج شبیه‌سازی، پیش‌بینی شده و اثر هر یک از مراحل شکل‌دهی قفسه‌ای بر روی شکل یا انحنای ورق تغییرشکل یافته مشخص می‌گردد. برای بررسی صحت شبیه‌سازی‌های انجام گرفته، محیط خارجی، فاصله افقی دو لبه ورق و توان شکل‌دهی در مراحل مختلف شکل‌دهی از نتایج شبیه‌سازی به‌دست آمد و با داده‌های تجربی اندازه‌گیری شده در خط تولید مقایسه گردید. انطباق خوب این نتایج، صحت شبیه‌سازی‌ها را تأیید می‌کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Numerical and Experimental Investigations on Strip Deformation in Cage Roll Forming Process for Pipes with Small Thickness/Diameter Ratio

نویسندگان [English]

  • MohammadMehdi Kasaei
  • Hasan Moslemi Naeini
  • Mahdi Salmani Tehrani
  • Rouhollah Azizi Tafti
  • Emad Rahimi
چکیده [English]

Cage roll forming is one of the new methods of cold roll forming process which is widely used for producing ERW pipes. In addition to less production cost and time, using cage roll forming provides smooth deformation on the strip. Few studies can be found about cage roll forming because of its complexity, and the available knowledge is more experience-based and not science-based. In this paper, deformation of pipes with small thickness/diameter ratio is investigated by 3D finite element simulation in Marc-Mentat software. Edge buckling defect in roll forming of pipes with small thickness/diameter ratio is very important. Due to direct effect of longitudinal strain on the edge buckling phenomenon, longitudinal strains at the edge and center line of the deformed strip are investigated and the high risk stands are introduced. Deformation flower pattern and curvature of the deformed strip are predicted using the simulation results and the effects of each cage forming stage on the deformed strip profile are specified. In order to verify the simulation results, circumferential length, opening distance of the two edges and forming power in different forming stages are obtained from the simulations and are compared that of the experimental data which were measured from the production line. A good agreement between the experimental and simulated results is observed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cage roll forming
  • ERW pipes
  • Longitudinal strain
  • Edge buckling
  • Flower pattern
  • Relative curvature
CAPTCHA Image